Б. И. БОНДАРЕНКО, Д. Д. НИКУЛИН, В. П. СУХАНОВ

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ
КРЕКИНГ
Допущено Отделом рабочих кадров труда и заработной платы Министерства нефтяной промышленности СССР в качестве учебного пособия для подготовки и повышения квалификации операторов установок каталитического крекинга
НЕФТЯНОЙ И ГОРНО-ТОПЛИВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва 1956
U—2-2
АННОТАЦИЯ
Книга является учебным пособием для подготовки и повышения квалификации операторов и помощников операторов, обслуживающих установки каталитического крекинга.
В книге рассмотрены схемы современных установок каталитического крекинга, конструкции применяемых аппаратов, условия их эксплуатации, способы регулирования технологического режима, выходы продуктов крекинга п пх качество, подготовка сырья, контроль качества катализатора, техника безопасности и организации труда на установках каталитического крекинга.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В пособии основное внимание уделено описанию системы каталитического крекинга с циркулирующим шариковым катализатором. В меньшей степени освещены вопросы, относящиеся к крекинг-установкам, на которых используются пылевидный и микросферический катализаторы, и совсем не рассматриваются системы крекинга со стационарным слоем катализатора и реакторами периодического действия (установки Гудри и др.).
В книге изложены необходимые для оператора сведения о сырье, катализаторах, выходах и качестве продуктов, оборудовании и аппаратах установок каталитического крекинга, а также о протекающих в них процессах и применяемых способах управления ими.
Подробные описания аппаратов и технические детали в пособие не включены, так как оператор, повышающий квалификацию, или учащийся, проходящий производственную практику, находясь на действующей заводской установке, может знакомиться с техническими материалами и руководствоваться производственными инструкциями, разработанными применительно к данной конкретной установке.
В книге рассмотрены основы и особенности процесса каталитического крекинга и эксплуатации реакторной части крекинг-установок. Отмечена взаимосвязь между работой реактора и регенератора и связь установки каталитического крекинга со смежными технологическими установками завода.
Авторы будут считать свою задачу выполненной, если усвоение изложенных ими материалов поможет операторам не только пополнить свои знания в области каталитического крекинга, но и лучше использовать свой опыт для повышения производительности установок, увеличения выработки и снижения себестоимости продукции и улучшения ее качества.
1*
4
Предисловие
Это пособие является результатом совместной работы трех авторов; оно подготовлено на основе многочисленных технических статей, опубликованных в отечественной и зарубежной печати, материалов, собранных при ознакомлении авторов с работой установок каталитического крекинга, и личного опыта по их эксплуатации. Отсутствие твердо установленной терминологии в вопросах нефтепереработки затрудняло подготовку рукописи; выбор был остановлен на тех терминах, которые, по мнению авторов, являлись наиболее удачными пли приемлемыми.
Главы первая и пятая, § 1 и 2 главы второй и § 2, 3, 4 главы третьей написаны Б. И. Бондаренко, главы четвертая, шестая, седьмая, восьмая, девятая, десятая и одиннадцатая и § 1 главы третьей написаны Д. Д. Никулиным и В. П. Сухановым, § 3 главы второй написан В. П. Сухановым и Б. И. Бондаренко, а § 4 той же главы — Б. И. Бондаренко и Д. Д. Никулиным.
Авторы будут благодарны читателям за деловые замечания, которые они сочтут нужным сделать, ознакомившись с этой книгой.
ВВЕДЕНИЕ
Процесс каталитического крекинга применяется в промышленности главным образом для производства из керосиновых и соляровых дестиллатов автомобильного бензина высокого качества. Во многих случаях из бензинов каталитического крекинга получают после их дополнительной обработки основной товарный компонент авиационного бензина — так называемый базовый бензин.	ч
Легкие побочные продукты крекинга — бутан-бутиленовая и пропан-пропиленовая фракции — представляют собой ценное сырье для производства как весьма важных компонентов авиационных и автомобильных бензинов, так и нефтехимических продуктов. Бутан-бутиленовая фракция является сырьем для алкилирующих и полимеризационных установок; из бутиленов и изобутана на алкилирующих установках получают авиационный алкилат, входящий в состав высококачественных авиабензинов. Пропан и пропилен перерабатывают в этилен и спирты, а нормальный бутан в бутадиен и т. д.
t При каталитическом крекинге керосино-соляровых дестиллатов получается больше ценных продуктов и лучшего качества, чем при термическом крекинге. Этим объясняется широкое и быстрое распространение каталитического крекинга в нефтеперерабатывающей промышленности. '
За последние десять лет н"а нефтеперерабатывающих заводах построено и введено в действие большое число установок каталитического крекинга разной мощности с пропускной способностью от нескольких сотен тонн сырья в сутки до крупных производственных единиц мощностью в несколько тысяч тонн сырья в сутки. Эти установки имеют продолжительные рабочие пробеги и довольно быстро выводятся на нормальный режим, который легко регулируется при изменении качеств сырья, катализатора, и т. д.
Современные промышленные процессы каталитического крекинга возникли не сразу. При их разработке были преодолены значительные трудности и разрешены многочисленные вопросы. К основным из них относились: подбор активных, стойких и достаточно легко регенерируемых катализаторов; разработка конструкций реакторов для проведения процесса крекинга углеводородов; создание регенераторов для выжига кокса, отлагающегося
6
Введение
при крекинге в порах твердых частив; катализатора; подбор устройств для транспортировки и непрерывной циркуляции катализатора между реактором и регенератором, а также устройств для улавливания катализаторной мелочи, уносимой рабочими потоками; выбор метода и конструкций для отвода больших количеств тепла, выделяющегося при сжигании кокса на катализаторе, и разработка мероприятий по предохранению последнего от перегрева и порчи. Наряду с внедрением в промышленность процесса каталитического крекинга были также разработаны методы массового производства катализаторов для этого процесса и построены катализаторные фабрики.
На первом этапе развития каталитического крекинга на заводах сооружались установки с неподвижным слоем катализатора в реакторах периодического действия. При работе необходимо часто переключать их с одной операции (крекинга) на другую (регенерацию). Такая система получила название крекинга с неподвижным слоем катализатора.
Современные системы крекинга с циркуляцией катализатора по конструктивному оформлению коренным образом отличаются от системы крекинга с неподвижным слоем катализатора . Современные установки с непрерывно действующими реакторами и регенераторами не только дешевле установок прежних конструкций, но и более гибки в эксплуатационном отношении. (На таких установках процессы крекинга углеводородов и регенерации катали-। затора могут проводиться как в мягких, так и в жестких темпера-' турных условиях, а активность поступающего в реактор катали- затора может непрерывно поддерживаться на одном и том же же-1 лателыюм уровне путем ввода в систему свежего катализатора.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
УГЛЕВОДОРОДЫ И ИХ КРЕКИНГ
§ 1. УГЛЕВОДОРОДЫ
Нефть, газ и продукты их переработки, как и другие вещества, состоят из молекул.
Молекулы находятся в постоянном движении, и скорость их движения тем больше, чем выше температура.
В жидкостях молекулы расположены более плотно, чем в газах. Вследствие взаимного притяжения молекул и плотного их расположения движение молекул в жидкостях ограничено.
В газах молекулы разделены значительно большими промежутками, чем в жидкостях. Молекулы таза движутся по разным направлениям, сталкиваются с другими летящими молекулами и после удара меняют направление движения. Давление газов или паров в аппарате или в трубопроводе обусловлено непрерывными ударами о внутренние стенки громадного числа движущихся молекул. Чтобы аппарат выдержал это давление, он должен быть достаточно прочным, а все его соединения непроницаемыми во избежание утечки молекул во внешнюю среду.
Движением молекул объясняются, например, такие явления, как испарение жидкостей, насыщение воздуха парами бензина, проникновение молекул жидкостей или газов в поры твердых тел и т. д.
Взаимное притяжение между молекулами твердых тел значительно больше, чем между молекулами жидкостей и газов. Поэтому в противоположность газам и жидкостям твердые тела имеют определенную форму. В твердых кристаллических телах молекулы и их части располагаются правильными рядами, на равных расстояниях друг от друга.
Молекулы в свою очередь состоят из еще более мелких материальных частичек, называемых атомами. Число атомов, входящих в состав одной молекулы, может быть разным.
Атомы и молекулы очень малы. Даже в специальный сильно увеличивающий микроскоп наиболее крупные молекулы видны как отдельные точки. Между тем молекулы имеют довольно сложное строение.
8
Углеводороды и их крекинг
Для нефтепереработчиков особый интерес представляют атомы углерода, водорода, кислорода и серы, так как они входят в состав молекул различных соединений, составляющих нефти. Несернистые светлые дестиллаты и минеральные масла состоят почти целиком из молекул, содержащих только атомы углерода и водорода. Смолистые соединения нефти помимо углерода и водорода содержат также атомы кислорода и серы и в значительно меньших количествах некоторые другие атомы.
Фиг. 1. Модель молекулы этилена.
Вещества, которые состоят только из атомов углерода и водорода, называют углеводородами. Атомы углерода обозначают буквой С, а атомы водорода буквой Н. Молекула самого простого и легкого углеводорода — метана (газ) состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Формула метана имеет вид СН4.
Молекулы тяжелых жидких и твердых углеводородов состоят из значительно большего числа атомов углерода и водорода.
Сырье каталитического крекинга — соляровый дестиллат — состоит из большого числа разнообразных углеводородов, молекулы которых содержат от 20 до 26 атомов углерода и от 40 до 50 атомов водорода. Если одна молекула метана состоит всего из 5 атомов, то молекулы углеводородов, входящих в состав соляровых дестиллатов, состоят из 60 и большего числа атомов. Чем больше в молекуле атомов, тем больше вес молекулы.
Строение молекулы можно представить, построив ее модель. На фиг. 1 показана модель молекулы газообразного углеводорода этилена (формула С2Н4), а на фиг. 2 модель молекулы более сложного жидкого углеводорода—циклогексана, состоящего из 6 атомов углерода и 12 атомов водорода (формула СвН12).
Углеводороды
9
Действующие между атомами силы, связывающие атомы в молекулу, на фигурах условно изображены пружинками, а атомы шариками. В действительности атомы располагаются ближе друг К другу.
Молекулы углеводородов, составляющих керосиновые, соляровые и масляные фракции, значительно крупнее и сложнее, чем молекулы показанных на фиг. 1 и 2 соединений. Каждая такая
Фиг. 2. Модель молекулы циклогексана.
молекула состоит из десятков атомов. Но, как сказано выше, общим для всех углеводородов является то, что молекулы их построены только из атомов углерода и водорода.
Известно громадное число углеводородов, отличающихся друг от друга по физическим и химическим свойствам: по температурам кипения, плотности, вязкости, термостойкости и т. д. Различие в свойствах объясняется не только количеством входящих в них атомов углерода и водорода, но и разной структурой молекул, т. е. различным взаимным расположением в них атомов углерода и водорода. Чем больше атомов в молекуле, тем больше может быть различных взаимных положений их в пространстве. Соединения одного и того же химического состава с одинаковыми количествами, но различным взаимным расположением атомов в молекуле называются изомерами.
Первые работы по определению химического состава нефти принадлежат русским ученым: А. М. Бутлерову, В. В. Марков-никову и др. В дальнейшем трудами ученых, в том числе совет
10
Углеводороды и их крекинг
ских академиков — Н. д. Зелинского, С. С. Наметкина, С. В. Лебедева, знания о химическом составе нефтей, о свойствах углеводородов и о реакциях превращения одних углеводородов в другие были значительно расширены.
Нефть представляет сложную смесь углеводородов и других соединений. Получаемые из нефти дестиллаты преимущественно состоят из углеводородов. Различают четыре важнейших ряда углеводородов: парафины (алканы), нафтены (цикланы), олефины (алкены) и ароматические углеводороды.
Парафиновые углеводороды (алканы), нередко называемые также метановым и, или насыщенными, углеводородами, содержатся в больших количествах в нефтях и продуктах их переработки.
Атомы углерода в молекулах парафиновых углеводородов расположены в виде открытых прямых или разветвленных цепочек. Например, в молекулах парафиновых углеводородов, таких как нормальный бутан и нормальный гептан, атомы углерода расположены в виде незамкнутой цепочки — один за другим.
Н Н Н н
।	н Нормальный бутан (п-С4Н10).
" I I I I Н Температура кипения минус 0,5°.
н н н н
Н ИНН н н н
I I I I м I Н—С—С—С - -С—с - с—с—н 111'1111 н н н н н н н
Нормальный гептан (п-С7Нц).
Температура кипения 98,4°.
Примером парафинового углеводорода разветвленного строения может служить диметилпентан или изогептан (г-С7Н1в).
Н	Н	Н	Н Н
I	I	I____I I
И 9	9	9-9	" Диметилпентан.	Температура
i нХн i нШнА »“»" «МТ.
I	I
н	н
Для парафиновых углеводородов, как это видно из формул, характерными являются группы атомов СН2 (метилен) и СН3 (метил).
Н	Н
I	I
. —С— Метилен.	H—С— Метил
Углеводороды
И
Легкие парафиновые углеводороды (метан, этан, пропан, бутан) при обычной температуре и атмосферном давлении — газы; более тяжелые углеводороды — пентан, гексан, гептан и другие — жидкости и начиная с углеводорода цетана (С1еН34) — твердые вещества.
Молекулы парафиновых углеводородов нефтяных дестиллатов содержат следующие количества атомов углерода:
Дести ллат	Приблизительные пределы кипения, °C	Число атомов углерода в одной молекуле углеводородов, входящих в дестиллаты
Бензин 	 Керосин 	 Соляровый дестиллат .	30—200° 200-320° 320—420°	От пяти (С5) до одиннадцатп (Сп) От двенадцати (Ci2) до двадцати (С20) От двадцати (С20) до двадцати пяти (С25)
Нафтеновые углеводороды (цикланы). В молекуле нафтенового углеводорода атомы углерода образуют замкнутую цепь (кольцо). Каждый атом углерода связан здесь с двумя атомами водорода. Иначе говоря, нафтеновый углеводород представляет собой замкнутую цепочку из нескольких метиленовых групп. Поэтому нафтеновые углеводороды часто называют полиметиленовыми (приставка «поли» означает много).
Ниже помещены формулы двух нафтеновых углеводородов — циклопентана (С5Н10) и циклогексана (С6Н12), являющихся представителями большого числа известных углеводородов этого ряда
Циклопентан.
Циклогексан.
Олефиновые углеводороды (алкены) являются ненасыщенными, или непредельными, соединениями. Чтобы показать ненасыщенность углеводорода водородом, введено обозначение «двойная связь» (две параллельные черточки),
12
Углеводороды и их крекинг
которым пользуются при записи формулы. Олефиновыми углеводородами богаты продукты крекинга и пиролиза.
Простейшим представителем олефиновых углеводородов является газ этилен, состоящий из 2 атомов углерода и 4 атомов водорода — С2Н4 — и имеющий структурную формулу
Н—С=С—Н
Олефиновые углеводороды легко вступают в реакции.
Ароматические углеводороды характеризуются кольцеобразным строением. Молекулы ароматических углеводородов имеют бензольное ядро, т. е. кольцо, состоящее из 6 атомов углерода, соединенных между собой попеременно чередующимися одинарными и двойными связями.
Простейшим представителем ароматических углеводородов является бензол С6Н6. Структурная формула его записывается так:
Н I С н—с/'Чс-н Н—C^J'C—н с I н
В молекулах ароматических и нафтеновых углеводородов с кольцом может быть соединена боковая парафиновая цепочка.
Общие формулы для углеводородов различных рядов имеют следующий вид:
парафиновые (алканы) ................ ^nH2n	i	2
нафтеновые (цикланы).................  СпН2п
олефиновые (алкены) .................. СпН2п
ароматические..................   .	. СпН2п_6
Во всех этих формулах под буквой п понимается число атомов углерода в молекуле.
При наличии в молекуле парафинового углеводорода 7 атомов углерода (п = 7) водородных атомов в ней будет 16 (формула этого углеводорода С7Н16). При том же числе атомов углерода в молекуле ароматического углеводорода будет всего 8 атомов водорода. Такой ароматический углеводород имеет формулу С7Н8 и называется толуолом.
Крекинг углеводородов
13
Наиболее богаты водородом парафиновые углеводороды, наименьшее количество водорода, приходящегося на 1 атом углерода, содержат ароматические углеводороды; нафтеновые и олефиновые (ненасыщенные) углеводороды занимают промежуточное положение.
В каждом углеводородном ряду с увеличением числа атомов углерода в молекуле и, следовательно, общего числа атомов в ней увеличиваются молекулярный вес углеводорода, температура его кипения, а также удельный вес. Упругости паров углеводородов при этом уменьшаются. Величина упругости паров является показателем летучести углеводорода.
•Свойства углеводородов зависят не только от их молекулярного веса и принадлежности к тому или иному ряду, но и от внутреннего строения их молекул.
Подробные сведения о строении и свойствах углеводородов читатель найдет в пособии Б. А. Чернышева «Физика и химия в переработке нефти» (Гостоптехиздат, 1955).
Изучение состава нефтей и нефтяных дестиллатов затрудняется их сложностью и трудностью выделения из смесей многочисленных отдельных (индивидуальных) углеводородов. Помимо углеводородов нефти содержат кислородные и другие соединения, что еще в большей степени усложняет их исследование. Кроме того, при переработке нефтяного сырья образуется много новых углеводородов, не встречающихся в сырых нефтях. Предстоит выполнить еще значительную работу с целью определения строения сложных углеводородов и внесения большей ясности в существующие представления о химических превращениях их.
Научные коллективы совместно с производственниками ведут такие исследования и работают над созданием новых и усовершенствованием известных и используемых на нефтеперерабатывающих заводах производственных процессов.
§ 2. КРЕКИНГ УГЛЕВОДОРОДОВ
Силы связей, удерживающие отдельные атомы или группы атомов в молекуле, могут изменяться. Ослабление связей между атомами может привести к расщеплению молекулы и образованию двух и большего числа молекул меньшего размера. При определенных условиях возможен и обратный процесс — образование из молекул меньшего размера более крупных.
Молекулы углеводородов расщепляются при нагреве их до высоких температур. Силы взаимного притяжения атомов в молекуле противодействуют разрыву. Однако при достаточно высокой температуре связи между атомами в молекулах ослабевают настолько, что под влиянием колебательного движения атомов происходит разрыв связи.
При температурах выше 1000° углеводороды распадаются на водород и углерод. При 700—800° из жидких углеводородов
14
Углеводороды и их крекинг
образуются главным образом легкие газообразные углеводороды и кокс. Даже при менее высоких температурах, например при 500°, слишком длительный нагрев жидких углеводородов приводит к значительному, но не всегда желательному, выходу газов и кокса. Для каждого данного углеводорода устойчивость в отношении разложения уменьшается с повышением температуры.
По мере увеличения температуры кипения углеводородов термостойкость их снижается. В каждом ряду легкие низкокипящие углеводороды расщепляются труднее, чем высококипящие. Так, например, из парафиновых углеводородов метан является наиболее термостойким. Помимо расщепления углеводороды подвергаются и другим изменениям или, как принято говорить, превращениям. Молекулы некоторых углеводородов не расщепляются, а только теряют часть своих водородных атомов. Процесс отщепления водородных атомов от молекул углеводородов называется дегидрогенизацией, а обратный процесс присоединения водорода гидрогенизацией. Часть водорода, получаемого в результате первого процесса, присоединяется к ненасыщенным углеводородам.
В молекулах других углеводородов при их термообработке меняется взаимное расположение атомов углерода и водорода. Кроме того, некоторые молекулы, полученные из более крупных путем расщепления, или дегидрогенизации, могут соединяться друг с другом, образуя укрупненные молекулы.
Весь этот сложный процесс превращения углеводородов при температурах от 440 до 540° получил название крекинг-процесс. Само слово «крекинг» означает расщепление и выбрано потому, что оно подчеркивает главную особенность процесса — расщепление углеводородов. Крекинг — это прежде всего процесс массового расщепления молекул, процесс глубокого качественного изменения крекируемой смеси с образованием новых соединений, отличающихся от первоначальных по температурам кипения, удельному весу .и другим показателям.
Подвергая крекингу мазуты, керосиновые и соляровые дестил-латы, получают бензин, углеводородные газы, кокс, соединения высокого молекулярного веса и некоторое количество фракций, выкипающих в тех же температурных пределах, что и исходное сырье. Процесс крекинга регулируют так, чтобы получать побольше бензина при меньшем выходе кокса и крекинг-газа.
В зависимости от качеств сырья и условий проведения процесса выход автомобильного бензина при крекинге составляет 25—50% на исходное сырье.
Различают два типа крекинга: термический крекинг, или термокрекинг, и каталитический крекинг, проводимый в присутствии катализаторов — твердых частиц пористого вещества определенного химического состава и строения.
Крекинг углеводородов
15
В качестве катализаторов каталитического крекинга применяют преимущественно соединения, называемые алюмосиликатами (см. главу вторую).
Катализаторы значительно ускоряют превращение углеводородов и способствуют образованию желательных продуктов крекинга. Одна и та же порция катализатора используется многократно в течение длительного времени для переработки больших количеств сырья. Реакции, протекающие в присутствии катализатора или, как часто говорят, над катализатором, называют каталитическими.
При контактировании с сырьем воздействие катализатора на углеводороды довольно быстро уменьшается вследствие отложения, кокса в его порах. Для восстановления активности, временно потерянной из-за отложения кокса в порах, катализатор должен быть освобожден от кокса. Сжигая кокс и превращая его в газообразные легко отделяемые от катализатора продукты сгорания, восстанавливают активность катализатора. Процесс восстановления активности катализатора носит название регенерации. Образующиеся при этом газы называют газами регенерации. Они представляют собой в основном смесь нескольких газов — азота, кислорода (не вступившего в соединения), углекислого газа, окиси углерода и водяного пара. В противоположность газам регенерации газы крекинга состоят преимущественно из легких парафиновых и олефиновых углеводородов (метан, этан, этилен, пропан, пропилен и др.).
Кроме временной потери активности в результате отложения кокса, наблюдается также необратимая потеря активности катализатора, объясняемая загрязнением катализатора, перегревом его и другими причинами. Часть катализатора измельчается и уносится потоками продуктов реакции и газов регенерации. На заводских установках для восполнения потерь и поддержания активности катализатора в циркулирующий поток его добавляется свежий катализатор.
Скорость крекинга сильно зависит от температуры. С понижением температуры глубина разложения углеводородов уменьшается. Без катализаторов углеводороды практически не расщепляются при температурах ниже 360°, в присутствии же катализаторов они крекируются и при более низких температурах. Например, по данным А. Ф. Добрянского и Г. Я. Воробьевой твердый парафин в присутствии природной глины гумбрина крекируется при 300° с образованием легких жидких продуктов и газа.
В противоположность углеводородам некоторые содержащиеся в сырье сернистые соединения претерпевают изменения без катализатора при нагреве их даже до 200°. Крекинг сернистых соединений сопровождается выделением сероводорода (Н^).
16
Углеводороды и их крекинг
Как термический крекинг, так и каталитический широко распространены в нефтепереработке.
Основной задачей и термического и каталитического крекингов является производство бензина. Примерно до 1940 г. крекинг-бензин получали на установках термического крекинга, затем появились установки каталитического крекинга. Сырьем установок термического крекинга являются мазуты и реже соляровые дестиллаты. На установках каталитического крекинга перерабатывают обычно соляровые и керосиновые дестиллаты или их смеси.
При каталитическом крекинге протекают следующие основные реакции.
Фиг. За. Реакция расщепления.
1.	Расщепление углеводородов с образованием более легких молекул. Например, часть молекул углеводорода парафинового ряда бутана при высокой температуре расщепляется на пропилен и метан. От углеводорода, называемого нормальным бутилбензолом, отщепляется боковая цепочка атомов, как показано на фиг. За, и образуются ароматический углеводород бензол и олефин бутилен (на фиг. За, 36, Зв и Зг черными шариками обозначены атомы углерода, а белыми атомы водорода). При распаде молекул цетана С16Н 34 получаются наряду с другими углеводороды С8Н18 и С8Н16.
С повышением температуры крекинга скорость распада углеводородов сильно возрастает. Зная это, можно регулировать скорость расщепления путем изменения температуры в реакторе. Изучение скоростей протекания реакций крекинга помогает более правильно воздействовать на процесс и направлять его в нужную сторону, чтобы увеличить выход желательных продуктов.
2.	Дегидрогенизация. При этой реакции от углеводорода отщепляются только атомы водорода. Примером может служить каталитическая реакция дегидрогенизации нафтенового углеводорода метилциклогексана (С7Н14), от молекулы которого отщепляется 6 атомов водорода и образуется молекула толуола (фиг. 36). Часть
Крекинг углеводородов
17
высвобождающегося водорода присоединяется в процессе каталитического крекинга к олефиновым углеводородам-
Фиг. 36. Реакция дегидрогенизации.
3.	Изомеризация — это изменение взаимного расположения атомов внутри молекулы без изменения числа атомов в молекуле. При изомеризации парафиновых углеводородов из соединений с прямой цепочкой получаются углеводороды разветвленного строения. Так, например, при определенных условиях нормальный пентан может быть превращен в изопентан (фиг. Зв). По своим свойствам изопентан отличается от нормального пентана, это объясняется разным строением молекул этих углеводородов.
финовых углеводородов. Отщепляясь от парафиновых йТГафтено-вых углеводородов, атомы водорода могут насыщать соседние молекулы олефиновых углеводородов, образуя насыщенные водородом соединения. Примером может служить следующая реакция: олефиновый углеводород С8Н1в (октилен), присоединяя 2 атома
2 Заказ 215 .
IS
Углеводороды и их крекинг
водорода, превращается в октан (С8Н18). Эта реакция записывается так:
С8Н16 + Н2-эС8Н18.
5. Полимеризация. При этой реакции две или несколько молекул олефиновых углеводородов, соединяясь, образуют одну более крупную молекулу. Например, 2 молекулы этилена (С2Н4) при полимеризации дают вышекипящий углеводород С4Н8 (фиг. Зг).
Все олефиновые углеводороды склонны к реакциям полимеризации. В результате полимеризации из летучих олефиновых углеводородов этилена, пропилена, бутиленов образуются углеводороды со значительно меньшей упругостью паров.
Cj Ч С2 Иц	г	Сц Н8
Этилен	бутилен
Фиг. Зг. Реакция полимеризации.
При крекинге протекают и другие реакции. Они рассмотрены в пособиях, посвященных химии нефти.
Изучение каталитического крекинга парафиновых углеводородов показало, что скорость распада углеводородов парафинового ряда быстро растет с повышением их молекулярного веса.
При обычных температурах каталитического крекинга, т. е. при 450—500°, катализаторы практически не действуют на легкие парафиновые углеводороды — пропан и бутан. Наоборот, высоко-килящие парафиновые углеводороды подвергаются при этом глубоким превращениям.
Так, скорость разложения цетана (формула С16Н34, температура кипения 287°) приблизительно в 13 раз больше скорости крекинга гептана (формула С7Н16, температура кипения 98е).
Для парафиновых углеводородов характерны реакции распада. Жидкие продукты каталитического крекинга высококппящих парафиновых углеводородов содержат значительные количества насыщенных углеводородов разветвленного строения, являющихся ценными компонентами автомобильных и авиационных бензинов. При термическом крекинге образуется мало таких соединений и много ненасыщенных углеводородов.
Образующиеся при распаде нормальных парафиновых углеводородов олефины легко меняют свою структуру — изомеризуются, дальше часть их насыщается водородом и превращается в парафи
Крекинг углеводородов
19
новые углеводороды разветвленной структуры более низкого молекулярного веса, чем исходный нормальный парафиновый углеводород.
В присутствии катализаторов для олефинов характерны реакции распада, изомеризации, полимеризации и присоединения водорода. Кроме того, протекают также такие реакции, которые приводят к образованию из олефинов ароматических углеводородов и высококипящих соединений. Олефины подвергаются каталитическому крекингу значительно легче, чем парафиновые углеводороды.
При одинаковых условиях нафтены крекируются значительно быстрее, чем парафиновые углеводороды того же молекулярного веса, и по сравнению с ними дают больше легких жидких продуктов крекинга и меньше газа. В продуктах крекинга нафтенов содержится довольно много ароматических углеводородов, образующихся за счет отщепления атомов водорода от нафтенов.
Практикой установлено, что богатые нафтенами керосино-соляровые дестиллаты являются ценным сырьем для каталитического крекинга. Из таких дестиллатов получают больше бензина и лучшего качества, чем из тех же (по фракционному составу) дестиллатов, выделенных из парафинистых нефтей.
Бензольные ядра ароматических углеводородов устойчивы и расщепляются при 450—500° в весьма небольшой степени. Напротив, молекулы ароматических углеводородов с боковыми парафиновыми цепочками крекируются легко. У таких соединений разрыв связи происходит главным образом в месте присоединения боковой цепи к бензольному кольцу (фиг. За).
Крекинг протекает во времени. Чтобы получить целевые продукты в требуемых количествах, сырье необходимо выдержать определенное время при выбранной температуре в присутствии катализатора. В связи с этим важно знать не только выходы продуктов крекинга, т. е. количества образующихся из сырья легких углеводородов и кокса, но и скорости превращения углеводородов разных рядов. Проведенными исследованиями установлено, что в условиях каталитического крекинга наиболее устойчивыми являются нормальные парафиновые углеводороды и ароматические углеводороды, молекулы которых не содержат боковых цепей. Углеводороды с тем же числом атомов углерода в молекуле, но других рядов — олефины, нафтены, ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями — менее устойчивы и крекируются легко.
Все эти соединения, за исключением олефинов, содержатся в керосино-соляровых дестиллатах прямой гонки. Эти дестиллаты являются обычным сырьем установок каталитического крекинга. Для практики особый интерес представляют условия и результаты
20
Углеводороды и их крекинг
крекинга не индивидуальных углеводородов, а их смесей. Этот вопрос рассмотрен в главе третьей.
С углублением крекинга количество первоначальных молекул сырья убывает, а количество молекул, образующихся в результате крекинга, возрастает. Вследствие усиленного расщепления молекул при их прохождении через слой катализатора объем продуктов реакции значительно отличается от объема поступающих в реактор паров сырья. При часто наблюдающихся глубинах разложения (55—65% считая на свежую загрузку) объем выходящего из реактора углеводородного потока приблизительно в 3 раза больше объема поступающих в реактор паров сырья. Линейная скорость углеводородного потока непрерывно растет по мере продвижения его через слой катализатора.
Крекинг сырья протекает с поглощением тепла, которое называется теплотой реакции крекинга. Это тепло затрачивается на разрыв связей между атомами молекулы. При обычной глубине разложения сырья теплота реакции каталитического крекинга приблизительно равна 50 большим калориям на один килограмм пропускаемого через реактор сырья. Не следует смешивать теплоту реакции крекинга с теплотой, затрачиваемой па испарение сырья и нагрев его до рабочей температуры крекинга. На это расходуется дополнительное количество тепла.
Вследствие затраты тепла на реакции крекинга температура в рабочей зоне реактора с нисходящим сплошным слоем частиц катализатора понижается по ходу движения крекируемого потока. В реакторах, где частицы катализатора находятся в беспорядочном вихревом движении (крекинг в кипящем слое), происходит выравнивание температур. В таких реакторах температуры в разных точках слоя катализатора отличаются мало. Однако и в этом случае крекинг углеводородов протекает с поглощением тепла.
В результате протекающих при крекинге многочисленных и разнообразных реакций получается большое число первоначально не содержавшихся в исходном сырье углеводородов. При глубоком крекинге даже одного углеводорода образуются не два-три новых углеводорода, а по крайней мере десятки их. Приведем два примера.
Первый пример. В результате крекинга олефинового углеводорода октилена (С8Н16), проведенного в слое активированной природной глины при 450° и атмосферном давлении, образуется большое число углеводородов как с числом атомов меньшим, так и большим, чем у октилена. Образовавшаяся смесь состоит не только из олефиновых углеводородов, но пз соединений ароматического и парафинового рядов. Ниже представлен состав продуктов крекинга октилена с указанием их выхода в весовых процентах; за 100% принят исходный углеводород—октилен 1.
По данным Н. И. Шуйкина и Е. А. Тимофеевой.
Крекинг углеводородов
21
Нормальный пен- Парафиновые уг-тан	леводороды С8—С8
Изопентан
Газ (водород, метан, этилен, этан, пропан, бутан и др.) и кокс
Олефиновые углеводороды С8—С8
1%
5%
15% 2%
Бензол
39%
Октилен Формула — С8Н18 Температура кипения 123°
Толуол
6%
12%
5% 9%
Ароматические углеводороды — фракция 124—197*
Олефиновые угле- Непредельные уг-водороды Сб	леводороды, кипя-
щие выше 124*
Второй пример. При каталитическом крекинге парафинового углеводорода цетана С1вН31 'образуется большое число углеводородов как парафинового, так и других рядов. Это видно из следующей таблички, в которой указаны выходы продуктов крекинга цетана (в % вес.).
Водород, метан, этан п этилен........	5,0
Пропан и пропилен...................... 23,0
Бутан, изобутап и бутилены............. 33,0
Бензиновые углеводороды................ 36,0
Кокс.................................... 3,0
Итого
100,0
Состав продуктов крекинга керосиновых и соляровых дестил-латов, т. е. смесей весьма большого числа разных углеводородов, еще более сложен. Результаты крекинга углеводородных смесей существенно зависят от условий проведения процесса. Особенно большое влияние оказывают температура, давление и свойства применяемого катализатора.
К важным особенностям каталитического крекинга по сравнению с термическим крекингом относятся следующие.
1.	Значительно большая скорость превращения нефтяных фракций и отдельных углеводородов при крекинге их в присутствии катализаторов. Например, из табл. 1 видно, что в практически одинаковых условиях при каталитическом крекинге цетана образуется в 10 раз больше бензина, чем при термическом, а именно 21,4% бензина вместо 2,2%.
22
Углеводороды и их крекинг
Таблица 1
Сравнительные данные по каталитическому и термическому крекингу цетана
(по данным Гринсфельдера и Bore)
Показатели	Каталитический крекинг	Термический крекинг
Объемная скорость1 . . .	....	2,0 	1,89
Температура, °C 		500	500
Материальный баланс, % вес. на		
сырье:		
газ		28,6	1,6
бензин с концом кипения 200° .	21,4	2,2
фракция, кипящая выше 200° .	48,7	95,8
КОКС 		1,3	0,2
потери		—	0,2
Итого		100,0	100,0
1 Объемная скорость—это отношение объема пропускаемого за единицу времени сырья к объему катализатора в реакцион-' ном пространстве (см. стр. 79).
О съемной скоростью косвенно характеризуют продолжи-тельность крекинга сырья—время пребывания его в зоне крекинга. Чем больше объемная скорость, тем быстрее сырье проходит через эту зону и тем короче время крекинга.
Учитывая это, термический крекинг нефтяных дестиллатов проводят при более высокой температуре, чем их крекинг в присутствии катализатора.
2.	Образование бензина, содержащего значительно больше изопарафиновых и ароматических углеводородов, чем бензин термического крекинга, богатый олефиновыми углеводородами.
В автомобильных бензинах каталитического крекинга содержится приблизительно в 2 раза больше ароматических углеводородов (20—30% против 12—14%) и в 3 раза меньше олефиновых углеводородов (10—20% против 40—50%), чем в автомобильных бензинах термического крекинга.
Катализаторы ускоряют такие реакции, которые приводят к образованию больших количеств парафиновых углеводородов разветвленного строения (изопарафинов) и ароматических углеводородов.
Бензины каталитического крекинга являются более ценным моторным топливом, чем бензины термического крекинга. Смеси бензина каталитического крекинга с воздухом выдерживают более высокие степени сжатия в моторах, чем такие же смеси, пригото
Крекинг углеводородов
23
вленные с использованием бензина термического крекинга, что объясняется разным химическим составом этих топлив. При увеличении степени сжатия горючих смесей сокращается расход бензина и повышается мощность двигателя.
3.	Образование при каталитическом крекинге кокса обычно в количестве от 3 до 6% вес. на дестиллатное сырье вместо крекинг-остатков, получающихся при термическом крекинге в значительных количествах: около 30% при крекинге соляровых дестиллатов и до 55% при крекинге тяжелых мазутов.
Образование и отложение кокса в порах катализатора являются недостатками процесса каталитического крекинга. Выжиг кокса без спекания и порчи при этом катализатора представляет собой такую же важную операцию, как и каталитический крекинг сырья в реакторе. При эксплуатации установок процессу регенерации катализатора уделяют не меньшее внимание, чем крекингу сырья.
Выходы продуктов, получающихся при каталитическом крекинге керосиновых и соляровых дестиллатов, приведены в главе третьей.
В последующих главах применяется ряд технических терминов, которые следует пояснить.
1.	Каталитический газойль—смесь фракций, кипящих выше 250°. Эта смесь, состоящая из высококипятцих продуктов крекинга и непревращенных компонентов свежего сырья, представляет собой продукт, отбираемый из отпарной боковой колонны и снизу ректификационной колонны крекинг-установки.
2.	Крекинг с рециркуляцией. Процессом крекинга с рециркуляцией принято называть непрерывный процесс крекинга свежего сырья (исходного дестиллата) в смеси с каталитическим газойлем. Добавляемый к свежему сырью каталитический газойль называют рециркулирующим газойлем.
Количественно рециркуляцию каталитического газойля принято характеризовать коэффициентом рециркуляции (см. стр. 76).
3.	Кратностью циркуляции катализатора называют отношение количества (по весу или объему) регенерированного катализатора, вводимого в реактор в течение часа, к количеству (по весу или объему) поступающего в него сырья за этот же промежуток времени. В зависимости от принятой единицы измерения различают весовую или объемную кратность циркуляции.
4.	Крекинг в «кипящем» или «псевдоожиженном» слое — крекинг-процесс, проводимый в слое мелких, легкоподвижных и находя-’ щихся в вихревом движении частиц твердого катализатора. «Кипящий» слой создается при пропускании снизу вверх с определенной скоростью потока паров сырья через массу частиц сыпучего материала, например, пылевидного катализатора.
Другие термины или специальные технические выражения поясняются по ходу изложения.
ГЛАВА ВТОРАЯ
СЫРЬЕ И КАТАЛИЗАТОРЫ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
§ 1.	СЫРЬЕ
Сырьем каталитического крекинга являются:
1)	керосиновые и соляровые дестиллаты, получаемые из нефтей при их перегонке;
2)	тяжелые соляровые дестиллаты, выделяемые из мазутов при их вакуумной перегонке;
3)	керосино-соляровые дестиллаты с установок коксования мазутов и гудронов;
4)	некоторые полупродукты масляного производства — парафиновые отеки, нестандартные масляные фракции низкого качества и т. д.
Керосиновые дестиллаты прямой гонки, а также соляровые дестиллаты, выделяемые путем перегонки из нефтей и мазутов, являются широко применяемым и наиболее желательным сырьем для каталитического крекинга. Хорошим сырьем считаются также отходы депарафинизационных масляных установок — легкоплавкие парафины, если они получаются в избытке и не используются для производства других продуктов.
Экстракты, получаемые при очистке масляных дестиллатов избирательными растворителями, — менее ценное сырье для каталитического крекинга, так как содержат большое количество труднокрекируемых ароматических углеводородов. Во избежание высоких выходов кокса экстракты масляного производства обычно крекируют в смеси с прямогонными соляровыми дестиллатами, к которым они добавляются в небольших количествах.
' При каталитическом крекинге керосино-соляровых дестиллатов прямой гонки образуется больше бензина и меньше кокса,чем при крекинге подобных дестиллатов с установок коксования мазутов и гудронов.
При каталитическом крекинге мазутов и других смолистых нефтяных остатков образуется большое количество кокса. Кроме того, содержащиеся в них соли частично отравляют катализатор. Поэтому высокосмолистые мазуты и тем более гудроны не направляют для переработки в реакторы установок каталитического крекинга.
Сырье
25
В большинстве случаев на промышленных установках каталитического крекинга перерабатывают выделенные из нефти и мазута соляровые дестиллаты прямой гонки или их смеси с прямогон-' ними керосиновыми фракциями.
—-—В зависимости от фракционного состава дестиллатное сырье можно отнести к одной из следующих групп.
Первая группа — легкое сырье. К этой группе относятся керосиновые дестиллаты, легкие соляровые фракции или смеси первых со вторыми, перегоняющиеся 1 в пределах 200—360°. Средняя температура кипения дестиллатов первой группы 260—280°, удельный вес 0,830—0,870, средний молекулярный вес 190—220.
Легкие керосино-соляровые дестиллаты прямой гонки являются хорошим сырьем для производства базовых авиационных бензинов, так как дают большие выходы последних при малом коксообразо-вании.
Вторая группа — тяжелое дестиллатное сырье. К этой группе относятся тяжелые соляровые дестиллаты, выкипающие в пределах от 300 до 550° или в несколько более узких пределах. Их средние молекулярные веса приблизительно в полтора раза выше, чем легких видов сырья, а именно 280—330 вместо 190—220.
В противоположность легкому сырью тяжелое дестиллатное сырье перед направлением его в реактор или в узел смешения с горячим катализатором целиком в парообразное состояние не переводится.
Тяжелые соляровые дестиллаты удельного веса от 0,880 до 0,920, как правило, используют для производства автомобильных бензинов.
В табл. 2 приведены разгонки и некоторые характеристики дестиллатов первой и второй групп.
Таблица 2
Характеристика сырья для каталитического крекинга
Показатели	Легкие дестиллаты		Тяжелые дестиллаты	
	1	2	1	2
Удельный вес		0,856	0,874	0,894	0,916
Кокс, % вес		—	—	0,23	0,95
Содержание серы, % вес		0,53	—	0,58	1,77
Фракционный состав, °C:				
начало кипения 		199	204	316	307
10% перегоняется до		226	238	338	355
50%	»	»			263	265	421	446
90%	»	»			318	293	523	555
конец кипения 		353	316	543 (95%)	—
1 Здесь и дальше указаны пределы выкипания, относящиеся к разгонке дестиллатов на стандартном лабораторном аппарате (разгонка по ГОСТ 2177-48 и ГОСТ 1529-42)
:б
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
Третья группа — сырье широкого фракционного состава. Это. сырье может рассматриваться как смесь дестиллатов первой и второй групп; оно содержит как керосиновые, так и высо-кокипящпе соляровые фракции. Температурные пределы выкипания де-стпллатов третьей группы; начало кипения 210—260°, конец кипения 500— 550°.
Четвертая группа — промежуточное де-стиллатное сырье. Под промежуточным дестил-латным сырьем понимается смесь преимущественно тяжелых керосиновых фракций с легкими и средними соляровыми фракциями. Пределы выкипа-
нил такого сырья: начало кипения 250—280°, конец кипения 440—470°. К этой группе можйо отнести также и смеси, перегоняющиеся в более узких от 300 до 430°.
Фиг. 4. Кривые разгонок дестиллатного сырья каталитического крекинга.
1 и 1а — легкие дестиллаты; 2 — тяжелый де-ютиллат; 3 — д'естиллат широкого фракционного состава; 4 — дестиллат промежуточного фракционного состава.
температурных пределах, например
Промежуточное сырье используется как для получения авиационных базовых бензинов, так и автомобильных бензинов.
Характеристика нескольких образцов сырья третьей и четвертой групп приведена в табл. 3. На фиг. 4 изображены кривые раз-
гонок нескольких дестиллатов всех четырех групп.
Необходимо отметить, что присутствие в сырье каталитического крекинга бензиновых фракций, выкипающих до 200, как правило, недопустимо. В условиях каталитического крекинга бензиновые фракции прямой гонки трудно крекируются; при попадании их в малоизмененном виде в крекинг-бензин снижается его октановое число, т. е. детонационная стойкость. Особенно важно иметь это в виду при производстве автомобильных бензинов.
Кроме того, следует учитывать, что стандартная лабораторная разгонка (ГОСТ 2177-48 или ГОСТ 1529-42) не характеризует
Сырье
27
Таблица 3
Характеристика сырья для каталитического крекинга
Показатели	Дестиллаты широкого фракционного состава		Промежуточные дестиллаты	
	1	2	1	2
Удельный вес		0,872	0,884	0,874	0,873
Кокс, % вес		0,29	0,20	0,05	0,19
Содержание серы, % вес.	0,75	0,37	1,33	0,54
Фракционный состав, °C:				
начало кипения . . .	229	232	—	249
10% перегоняется до .	291	304	285	—
50%	»	» .	390	399	336	376
90%	»	» .	500	493	385	—
конец кипения ....	517(95%)	516(95%)	420	489 (95%)
истинного фракционного состава сырья, так как применяемые при этом аппараты не обеспечивают четкого погоноразделения. Для получения более точных данных о фракционном составе сырья
его следует разгонять на аппарате, имеющем ректификационную колонну: на аппарате Гадаскина или других с четким погоно-разделением. На фиг. 5 приведены кривые разго-нок одного и того же де-стиллата на стандартном лабораторном аппарате и на аппарате Гадаскина. Из сопоставления этих кривых видно, что в де-стиллате содержится легких фракций больше, чем их обнаружено при стандартной разгонке.
Важной характеристикой сырья является показатель коксуемости его (образование кокса в % вес.). Коксуемостью
%отгона
Фиг. 5. Кривые разгонок дестиллата.
/ — на ^стандартном аппарате; 2 — на аппарате Гадаскина.
называется свойство нефтяного де-
стиллата или остатка образовывать кокс при перегонке в условиях жесткого нагрева (ГОСТ 5987-51). Замечено, что чем выше коксуемость сырья, тем больше выход кокса при крекинге. Высокий выход кокса при каталитическом крекинге может привести
к перегрузке регенератора и к понижению производительности
28
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
установки. Известно, что производительность некоторых заводских установок ограничена не пропускной способностью реактора, а мощностью регенератора, т. е. возможностью сжигания в нем определенного количества кокса при заданном режиме работы.
Обычно в реакторах установок каталитического крекинга перерабатывают сырье с показателем коксуемости до 0,25%. В тех случаях, когда регенератор имеет достаточную мощность по количеству сжигаемого кокса, перерабатывают сырье с показателем коксуемости до 0,7%, а при использовании естественного катализатора с еще более высоким коксовым числом.
Следует иметь в виду, что по мере углубления отбора солярового дестиллата при вакуумной перегонке мазута коксуемость дестиллата увеличивается; кроме того, в нем повышается концентрация соединений, понижающих активность катализатора (соединения железа, никеля, ванадия и меди, содержащиеся, в незначительных количествах в нефтях и в выделяемых из них соляровых дестиллатах). Загрязняя катализатор, эти металлы оказывают неблагоприятное влияние на его свойства. С увеличением загрязнения катализатора примесями уменьшается выход бензина и повышаются выход кокса и количество водорода в газах крекинга.
Соединения, содержащие металлы, попадают в дестиллаты при вакуумной перегонке как за счет заноса в верхнюю часть колонны капелек гудрона, в котором они концентрируются, так и вследствие летучести этих соединений при высоких температурах.
По указанным причинам при подготовке сырья иногда приходится ограничивать конец кипения направляемого на каталитический крекинг солярового дестиллата. Во многих случаях можно предупредить поступление тяжелых фракций в реактор более тщательной регулировкой работы ректификационных колонн или установок, подготавливающих сырье для крекинга. Конец кипения сырья приходится понижать и в тех случаях, когда реактор крекинг-установки не приспособлен к переработке паро-жидкой смеси.
Чтобы получить больше сырья для установок каталитического крекинга, углубляют отбор и расширяют фракционный состав соляровых дестиллатов на атмосферно-вакуумных установках и добавляют к прямогонным дестиллатам фракции близкого фракционного состава, получаемые на установках коксования нефтяных остатков и легкого термического крекинга гудронов.
На установках каталитического крекинга с циркуляцией катализатора перерабатывают не только малосернистые соляровые дестиллаты, но и сернистые дестиллаты с содержанием серы до 2% вес. Аппараты и оборудование установок, на которых перерабатывается сернистое сырье, защищают от коррозии.
С увеличением содержания серы в сырье повышается процентное содержание сернистых соединений в крекинг-бензине, газе и
Сырье
29
других продуктах крекинга. Для переработки сырья с высоким содержанием серы подбирают сероустойчивые катализаторы.
Должны приниматься меры к тому, чтобы на крекинг-установку не поступало обводненное сырье. При переработке такого сырья повышается давление в реакторе, нарушается нормальная циркуляция катализатора, увеличивается скорость паров в ректификационной колонне и ухудшается разделение на фракции продуктов крекинга. Одновременно с этим перегружаются конденсаторы и увеличивается расход воды на конденсацию и охлаждение верхнего потока колонны.
Переработка обводненного сырья ведет к загрязнению солями теплообменников и внутренних поверхностей змеевпков печей, при этом сокращаются рабочие пробеги установки и увеличиваются эксплуатационные расходы.
Поток сырья, часто несущий с собой большее или меньшее количество продуктов коррозии, проходя реактор, фильтруется в слое катализатора и загрязняет его. Вследствие этого активность катализатора падает и расход его увеличивается. Особенно быстро падает активность катализатора при поступлении на крекинг-установку солярового дестиллата, содержащего щелочь после предварительной промывки его водным раствором щелочи и недостаточного отстоя.
Необходимо четко разграничивать понятия «сырье каталитической крекинг-установки» и «сырье реактора» данной установки. В большинстве случаев загружаемое в реактор сырье существенно отличается по качеству и количеству от сырья установки. Это объясняется следующим:
а)	в практике промышленного каталитического крекинга дестил-латное сырье установки перед направлением его в реактор обычно смешивают с рециркулирующим каталитическим газойлем; газойль добавляют в разных количествах в зависимости от конкретных условий;
б)	при снабжении каталитической крекинг-установки остаточным сырьем смолистую часть его, имеющую наибольшую зольность, отделяют в подготовительной секции и таким образом в реактор направляют только дестиллатную часть; последнюю также часто смешивают с большим или меньшим количеством рециркулирующего каталитического газойля.
В последнее время разработаны процессы непосредственного каталитического крекинга нефтей и легких мазутов без предварительного удаления из них смолистых веществ, но достаточно полно обезвоженных и обессоленных. Непоцредотвенный^нрекинг мазу-тов и пефтей проводят над -относительно недорогими природными катализаторами пониженной активности. Применять дорогие синтетические катализаторы в этом случае не рекомендуется, учитывая высокий расход их, вызываемый, отравляющим,-действиемсодср-
30
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
жащихся в сырье солей. Каталитический крекинг мазутов сопровождается значительным выходом кокса (8—12% на сырье). При крекинге остаточного сырья применяют рециркуляцию каталитического газойля и контролируют содержание и степень удаления металлических загрязнений с поверхности гранул катализатора.
§ 2. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЯ ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
На установки каталитического крекинга сырье поступает с других установок завода, имеющих иное технологическое назначение.
При каждой крекинг-установке или группе установок имеются резервуары для приема холодного сырья с установок-поставщиков. Общая емкость резервуаров должна быть достаточной для бесперебойного снабжения сырьем крекинг-установки. Некоторые крекинг-установки снабжаются горячим сырьем, подаваемым непосредственно с соседних технологических установок завода, минуя промежуточные резервуары.
На установки каталитического крекинга поступает сырье разного качества, что зависит от конкретных условий работы того пли иного завода. Установки каталитического крекинга, снабжаемые остаточным сырьем, например мазутом, имеют секции для выделения из него дестпллатного сырья.
Основным способом получения дестпллатного сырья из нефтей и мазутов является перегонка. Реже для этого применяют коксование мазутов и еще реже другие способы: процесс деасфальтизации нефтяных остатков пропаном, предварительный легкий термический крекинг мазута с последующей перегонкой продуктов, крекинга.
На атмосферных нефтеперегонных установках получают керосиновые и легкие соляровые дестиллаты, являющиеся хорошим сырьем для производства крекинг-бепзинов высокого качества. Легким соляровым дестпллатом называют продукт, отгоняющийся вслед за керосином и имеющий конец кипения около 380° . Весьма ценным сырьем для крекинга являются керосино-соляровые де-стпллаты, выделяемые из песернистых нефтей нафтенового основания. При каталитической переработке дестиллатов, богатых нафтеновыми углеводородами, получается при одинаковом выходе кокса на 5—8% больше бензина, чем при каталитическом крекинге прямогонных дестиллатов парафинистых нефтей.
На фиг. 6 изображена упрощенная схема одной из атмосферных нефтеперегонных установок двукратного испарения. Задачей перегонки является получение из нефти следующих продуктов: бензина, лигроина, керосина (или взамен его дизельного топлива) и солярового дестиллата. Остатком перегонки является мазут. Бензин отбирается с верха первой ректификационной колонны 4,
Способы получения сырья для каталитического крекинга
3f
а лигроин с верха второй колонны 5. Керосиновые и соляровые дестиллаты выводятся из отпарных колонн 6 и 7.
Поток нефти перед поступлением в первую колонну нагревается в трубчатых теплообменниках 2.
Для ввода в первую колонну дополнительного количества тепла часть отбензиненной нефти циркулирует между этой колонной и трубчатой печью 1. В змеевиках печи отбензиненная нефть
Фиг. 6. Схема атмосферной нефтеперегонной установки двукратного испарения.
нагревается до 340—360°; часть ее возвращается в низ первой колонны, а остальное количество поступает во вторую колонну. Керосин и соляровый дестиллат охлаждаются в холодильниках 3. Мазут отпаривается от легких фракций в отгонной секции второй колонны за счет вводимого в низ этой колонны острого водяного пара. Для регулирования начала кипения керосинового п солярового дестиллатов и выделения из них легких фракций под нижние колпачковые тарелки отпарных колонн 6 и 7 вводится перегретый водяной пар. Суммарный отбор прямогонных дестиллатов зависит прежде всего от потенциального содержания их в перерабатываемой нефти. Во многих случаях при атмосферной перегонке нефти получается до 50% от сырья дестиллатных продуктов, включая 15— 20% керосина и 5—7% легкого солярового дестиллата. Остатком при атмосферной перегонке является мазут, выводимый в жидком виде снизу второй колонны.
Полнота отбора дестиллатов и четкость погоноразделения зависят как от устройства ректификационных колонн и производитель
32
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
ности вспомогательного оборудования и аппаратуры, так и от режима работы установки.
Существует большое число схем установок для атмосферной перегонки нефтей. Многие из них близки к схеме, изображенной на фиг. 6. Ограничившись этим, перейдем к рассмотрению атмосферно-вакуумных установок.
Фиг. 7. Схема атмосферно-вакуумной установки.
/ — трубчатая печь атмосферной ступени; 2— теплообменники циркуляционного орошения; з — теплообменники солярового дестиллата атмосферной ступени установки; / — теплообменники вакуумной ступени установки; 5 — предварительная колонна для отбора бензина; 6 — насос для подачи холодной нефти; 7 — горячий насос для подачи отбензиненной нефти в печь атмосферной ступени; 8 — главная ректификационная колонна атмосферной ступени; 9 — горячий мазутный насос; 10 — трубчатая печь вакуумной ступени; 11 — вакуумная колонна; 12 — холодильник; 13 — насос циркуляционного орошения вакуумной колонны; 14 — вакуум-приемник для тяжелого солярового дестиллата; 15 — насос для откачки гудрона; 16 — насос для откачки тяжелого солярового дестиллата; 17 — отпарная колонна для керосинового дестиллата; 18 — холодильник для керосина; 19 — отпарная колонна солярового дестиллата атмосферной ступени; 20 — насос для откачки солярового дестиллата; 21 — насос циркуляционного орошения главной колонны атмосферной ступени.
Глубокая перегонка нефтей осуществляется на атмосферновакуумных трубчатых установках. На таких установках нефть перегоняют не до мазута, а до гудрона или битума. При глубокой перегонке из нефти извлекают не только светлые дестиллаты, но и тяжелые вязкие дестиллаты. Последние используют или для производства минеральных масел, или для получения бензина на установках каталитического крекинга.
Атмосферно-вакуумная установка (фиг. 7) состоит из двух главных частей, или ступеней. В первой ступени отбирают светлые
Способы получения сырья для каталитического крекинга
33
дестиллаты и легкий соляровый дестиллат, а во второй извлекают из мазута вязкие масляные дестиллаты и в остатке получают гудрон. Обе части установки взаимосвязаны в работе: получаемый снизу главной атмосферной колонны 8 горячий мазут непрерывно подается насосом в нагревательные змеевики печи 10 вакуумной ступени: нефть предварительно подогревается горячими дестил-латами атмосферной ступени в теплообменниках 2 и 3 и дестилла-тами вакуумной кол >нны в теплообменниках 4. Мазут в печи 10 нагревается до 410—430°. С целью сокращения времени пребывания мазута в трубах печи, уменьшения разложения мазута и увеличения отбора дестиллатов на некоторых установках в змеевики печи вводят перегретый водяной пар.
Разрежение в вакуумной колонне создается обычно барометрическим конденсатором и паровыми эжекторами, иногда вакуум-насосом. Остаточное давление на верху колонны составляет 20— 60 мм рт. ст., что в среднем в 20 раз меньше атмосферного давления (760 мм рт. ст.). Остаточное давление внизу вакуумной колонны (80—120 мм рт. ст.) зависит главным образом от числа тарелок в колонне, количества выделенных из мазута углеводородных паров, количества подаваемого в колонну водяного пара и состояния колпачковых тарелок.
Отложение кокса на колпачковых тарелках и проникновение воздуха в вакуумную колонну ведут к повышению давления внизу колонны и уменьшению отбора дестиллатов. При понижении температуры мазута на выходе его из печи также снижается отбор масляных дестиллатов. Перегрев мазута в печи приводит к его крекингу, образованию газов, падению вакуума в колонне и получению битума ухудшенных качеств. Для поддержания нормального остаточного давления и устойчивого режима в барометрический конденсатор необходимо вводить достаточное количество холодной воды и питать эжекторы водяным паром постоянного и требуемого давления.
На некоторых установках вместо вакуумной колонны установлены вакуумные испарители — вертикальные цилиндрические аппараты с небольшим числом тарелок или вовсе без них.
На фиг. 8 представлена схема секции одного из вакуумных испарителей. При небольшом числе тарелок остаточное давление в месте ввода мазута в испаритель мало отличается от давления в верху его, что способствует более глубокому отбору от мазута тяжелого солярового дестиллата. Вакуумные испарители широко применяются па тех установках, вакуумные ступени которых предназначены для получения дестиллатного сырья для каталитического крекинга.
При глубоком разрежении в зоне отделения паров от жидкости из мазута удается выделить довольно большое количество дестиллата. Так, например, на одной из зарубежных установок при ва-
3 Заказ 215.
34
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
куумной перегонке мазута удельного веса 0,932 сверху испарителя получают 75—77% солярового дестиллата удельного веса 0,904— 0,907 и с содержанием кокса по Конрадсону от 0,14 до 0,53%. Условия, поддерживаемые при этом в зоне ввода сырья в испаритель, таковы: остаточное давление 24—38 мм рт. ст., температура около 370°. На орошение подается приблизительно 3,5% жидкости от количества отбираемого солярового дестиллата. Глубина отбора
Фиг. 8. Схема секции вакуумного испарения.
1 — вакуумный испаритель; 2 — вакуум-приемник; 3 — насос; 4 — теплообменник; 5 — холодильник; в — брызгоотбойиик.
вакуумных установках является
дестиллата снижается с утяжелением перегоняемого мазута и повышением остаточного давления.
Чтобы резко снизить загрязнение солярового дестиллата каплями смолистой жидкости, повышающей выход кокса при крекинге и содержащей портящие катализатор соединения, в испарителях устанавливают брызгоог-бойники. Предпочитают брызгоотбойиики простых конструкций, не создающие большого перепада давления для потока паров и удобные для чистки от кокса и смол.
Вакуумная перегонка мазутов на атмосферно-одним из основных способов
производства дестиллатного сырья для каталитического крекинга.
Наряду с этим дестиллатное сырье довольно часто готовят из мазута или из смеси его с керосино-соляровыми фракциями на самой установке каталитического крекинга. В этом случае сырь? разделяют на самой крекинг-установке на две части: остаточную смолистую (гудрон) и дестпллатную. Схема такой установки приведена на фиг. 9.
Выделенные в первом испарителе 4 из нагретого в теплообменниках 2 и печи 1 сырья дестиллатпые пары направляются непо
средственно в реактор на крекинг, а горячая смолистая жидкость поступает в вакуумный испаритель 5 для отбора дополнительных количеств солярового дестиллата. Пары этого дестиллата конденсируются в конденсаторе 3 и из сборника 6 насосом направляются в жидком виде в реактор. Тяжелый смолистый остаток — битум или гудрон — откачивается снизу вакуумного испарителя, охлаж-
дается и выводится с установки.
Способы получения сырья для каталитического крекинга
35
Преимуществом каталитической крекинг-установки, имеющей испаритель для сырья, является то, что на такой установке можно перерабатывать сырье с высоким содержанием смолистых остаточных продуктов, как, например, нефти и легкие мазуты, и дестиллаты, содержащие примеси мазута или высокосмолистые фракции. Смолистые остатки не загружаются в реактор, а отбираются снизу испарителя и выводятся с установки.
Пары b реактор
Мазут Соляровь/й дестцллат
Фиг. 9. Схема секции с вакуумным испарителем для получения дестпллатного сырья из мазута.
Подготовка сырья перед вводом его в реактор с катализатором заключается не только в удалении из сырья асфальто-смолистых веществ. Направляемые на установки каталитического крекинга дестиллаты необходимо нагреть, смешать с рециркулирующим каталитическим газойлем и перевести по возможности нацело в пары. Тяжелые фракции соляровых дестиллатов не всегда удается полностью испарить при том режиме, который рекомендуется поддерживать в подготовительных секциях крекинг-установок.
На установках каталитического крекинга исходному дестил-латному сырью сообщается тепло на нагрев, испарение и реакцию крекинга. Используют следующие пути для передачи этого тепла.
1.	Нагрев сырья в теплообменниках до 200—240° горячими продуктами из ректификационной колонны. Подогрев ведется в жидкостных теплообменниках, а не в пародестиллатных, так как последние при обогреве горячим газо-паровым потоком продуктов реакции, подаваемым в межтрубное пространство, быстро загрязняются коксом и мелким катализатором.
2.	Нагрев сырья путем пропуска через него горячих газов регенерации катализатора.
3.	Нагрев сырья в трубчатой печи за счет сжигания подводимого извне топлива.
3*
36
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
4.	Сообщение тепла сырью непосредственным контактированием с горячим катализатором, нагретым в регенераторе до высокой температуры за счет теплоты сгорания кокса.
Чем ниже температура сырья перед смешением его с катализатором, тем больше должна быть кратность циркуляции катализатора между регенератором и реактором для достижения требуемой
газойль
Фиг. 10. Схема секции подготовки сырья без трубчатой печи.
/ — холодильник; 2 — теплообменники; 3 — котсл-утилизатор; 4 — отстойник,- 5— газойль; 6 — водяной пар; / — орошение.
температуры реакции и глубины крекинга. С повышением кратности циркуляции растут потери катализатора, вызываемые более усиленным его истиранием. Ниже рассмотрен ряд схем секций подготовки сырья.
На фиг. 10 изображена схема одной из простых подготовительных секций для нагрева сырья и смешения его с рециркулирующим каталитическим газойлем,
Дестиллатное сырье пропускается через теплообменники и поступает в узел смешения с горячим регенерированным катализатором. По пути к узлу смешения к исходному сырью добавляют горячий каталитический газойль.
Такая схема применяется на некоторых установках, где осуществляется процесс крекинга паров дестиллатного сырья в кипящем слое катализатора (см. главу пятую). К недостаткам схемы
Способы получения сырья для каталитического крекинга
37
относятся ограниченная эксплуатационная гибкость и непригодность ее для переработки сырья, содержащего портящие катализатор примеси.
Сырье нагревается в теплообменниках только примерно до 250°, так как начальная температура теплоносителей — продуктов ректификационной колонны — не превышает 350°.
2ати
Орошение
Водяной пар
Пары из реантора 8 распылитель ' реантора
393
249
48В'
34
0,34 ати 350°
182
280
238'
__ Рецирншшриющии
J наталит, газойль 226°^
наталит, газойль
Бензин и газ
232
3^ , Тракторный, керосин
.догний наталит, газойль
35*
Сырье
и
Фиг. И. Схема секции подготовки сырья с трубчатой печью.
2 — трубчатая печь; 2 — теплообменники; з — холодильники; 4 — главная ректификационная колонна; .5 — отпарная колонна; 6 — кипятильники газофракционирующей установки; 1 — конденсатор.
Вследствие относительно низкой температуры нагрева сырья в теплообменниках процесс крекинга должен проводиться с высокой кратностью циркуляции катализатора. В связи с жестким крекингом углеводородных пленок, покрывающих частицы катализатора в момент смешения их с трудноиспаряющимися фракциями сырья, увеличивается выход кокса.
Отсутствие трубчатой печи приводит к тому, что удлиняется и затрудняется пуск установки, особенно в зимних условиях. Без печи возможно только одностороннее регулирование теплового баланса реактора, а именно за счет тепла, вносимого в него катализатором из регенератора. По указанным причинам некоторые установки такого типа были дооборудованы трубчатыми печами.
На фиг. 11 изображена схема секции подготовки сырья,
38
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
отличающаяся от рассмотренной тем, что дестиллатное сырье до контактирования с катализатором пропускается через трубчатую печь, где оно полностью или частично переводится в пары.
На крекинг-установке, имеющей трубчатую печь, тепловой режим реактора можно регулировать не только со стороны регенератора, но и со стороны подготовительной секции. Количество вносимого в рабочую зону реактора тепла можно увеличивать путем повышения как кратности циркуляции катализатора, так и степени парообразования сырья в печи. Недостаточный подвод тепла в реактор регенерированным катализатором (например, в случае уменьшения выхода кокса) легко восполнить более форсированной работой печи подготовительной секции. На фиг. 11 указаны температуры потоков в секциях подготовки и фракционирования на одной из действующих установок.	•
Общая загрузка реактора данной установки составляет 989 т/сутки смеси солярового дестиллата прямой гонки (64%) с каталитическим газойлем (36%). В табл. 4 приведены анализы этих дестиллатов.
Таблица 4
Характеристика сырья для каталитического крекинга
Показатели
Соляровый дестиллат прямой гонки
Каталитический газойль
Удельный вес..........
Сера, %................
Температура застыва-
ния, °C.............
Кокс, %	. .	....
Разгонка, °C: начало кипения . . 10% ..................
20%	...........
5Оо/о .............
90%	...........
0,884 0,37
2
0,30
200
280
325 .370
0,898
271
303
310
364
На крекинг-установках, снабжаемых горячим соляровым де-стиллатом, например с соседней нефтеперегонной установки, теплообменники в секции подготовки сырья иногда совсем не ставятся и соляровый дестиллат направляется непосредственно в трубчатую печь.
Схема, подобная изображенной на фиг. 11, применима как для установок с циркуляцией шарикового катализатора, так и для установок, где процесс крекинга осуществляется в кипящем слое.
Способы получения сырья для каталитического крекинга
39
На фиг. 12 представлена схема секции одной из установок каталитического крекинга для подготовки дестиллатного сырья с высоким содержанием тяжелых фракций. Здесь сырье предварительно разделяется на пары и жидкость. Насыщенные углеводородные пары отделяются в сепараторе 3 от жидкости, перегреваются во второй трубчатой печи 2 и затем поступают в реактор. Неиспарив-шиеся фракции сырья, несколько охлажденные внизу сепаратора, направляются в реактор насосом через фильтр 5 и распылитель.
4 Сырье установки-тяжелый, соляровый Зестилпат
Ь96° Перегретые пары в реактор Насыщенные пары
1рагт
3
LLa“ Жидкая ™	загрузка
Фиг. 12. Схема секции для подготовки тяжелого солярового дестиллата перед вводом его в реактор.
— первая трубчатая печь; 2 — вторая трубчатая печь; 3 — сепаратор; 4 — насосы; .5 — фильтры; 6 — приемник; 7 — теплообменники; S — холодильник.
Для уменьшения коксоотложения в сепараторе и снижения скорости термического крекинга сырья, при котором образуется относительно низкооктановый бензин, рекомендуется не нагревать сырье в первой печи выше 450°, вводить в радиантные змеевики печи водяной пар и осуществлять непрерывную циркуляцию определенной части остатка через холодильник, чтобы температура жидкости внизу сепаратора не превышала 400°.
Перегретый водяной пар вводят не только в радиантные трубы первой печи 7, но иногда и в передаточный трубопровод,соединяющий верх сепаратора со змеевиком второй печи 2, а также в поток жидкой загрузки реактора.
Общее количество поступающего в реактор вместе с сырьем водяного пара должно быть небольшим во избежание быстрой порчи катализатора и перегрузки реактора, колонны и конденсаторов водяным паром. На усиление парообразования сырья и
40
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
состав загрузки реактора путем Выход газов регенерации
|	Газы регенерации
Водяной пар
Вода
Тяжелый каталитический газойль из колонны
В узел смешения
Сырье иста новей — соляровый дестиллат
Фиг. 13. Схема предварительного нагрева сырья газами регенерации и улавливания катализаторной пыли.
распыливание жидкой загрузки расходуется 2—5% вес. перегретого водяного пара, считая на направляемую в реактор углеводородную смесь.	I
Эта схема применяется на некоторых установках с умеренной циркуляцией катализатора между регенератором и реактором.
На установке, имеющей такую схему, можно регулировать вывода с установки части неиспа-рившихся и дающих много кокса фракций и получать чистую фракцию для реактора из сырья, богатого солями и смолами. Основной недостаток схемы — ее относительная сложность. На,фиг. 12 указан примерный температурный режим секции. Сепараторы работают под давлением до 1,4 ати. В верху сепаратора устанавливают иногда две-три орошаемых газойлем тарелки для освобождения паров от капелек жидкости. Приемник и горячий насос перед печыо не обязательны, однако их исключение привело бы к необходимости повышения давления в теплообменниках и установки более мощного насоса для холодного сырья.
Предварительный нагрев сырья горячими газами регенерации (фиг. 13) применяется, хотя и редко, на крекинг-установках с циркуляцией пылевидного катализатора.
Проходя скруббер 1, жидкое сырье нагревается и улавливает частицы катализатора, увлеченные из регенератора газовым потоком. Скорости газов в скруббере и степень нагрева сырья в нем зависят от режима работы регенератора и следующего за ним котла-утилизатора 2. На каждую тонну сырья приходится 0,6— 0,9 т газов регенерации, содержащих вследствие относительно неустойчивого режима регенератора переменные количества ката-лизаторной пыли и кислорода.
Во избежание нарушения работы горячего насоса 3, откачивающего смесь снизу скруббера, необходимо контролировать и регулировать содержание катализатора в жидкости.
Необходимо поддерживать низкую температуру покидающих скруббер газов: чем она ниже, тем меньше теряется сырья с газами регенерации. Вместе с тем температура выходящих из скруббера
Способы получения сырья для каталитического крекинга
41
газов должна быть выше точки их росы во избежание выпадения из газов конденсата водяного пара.
Эта схема не рациональна для переработки дестиллатов с высоким содержанием легких фракций. Даже при питании установки тяжелыми дестиллатами будет наблюдаться унос в атмосферу углеводородов сырья мощным потоком газов регенерации.
Выбрасываемые из скруббера газы загрязняют атмосферу; аппараты, трубопроводы и территория со временем покрываются тонким слоем углеводородов, выпадающих из охлаждающихся на воздухе газов. Для снижения потерь сырья и уменьшения загрязнения атмосферы на некоторых установках осуществляют промывку газов водой в колонне, расположенной за сырьевым скруббером. В этом случае эмульсию выделяют в отстойнике. Это, однако, усложняет схему и удорожает подготовку сырья.
Кроме описанных схем подготовки дестиллатного сырья для реакторов каталитических крекинг-установок, в промышленности применяются и другие схемы, объединяющие в пределах одной установки два-три технологических процесса. Одной из главных задач таких установок, называемых комбинированными, является подготовка сырья для каталитического крекинга. Ниже рассмотрены схемы двух комбинированных установок.
1. Комбинированная установка для перегонки нефти и каталитического крекинга соляровых дестиллатов. Вместо двух практически мало зависящих друг от друга в работе установок — одной для перегонки нефти и другой для каталитического крекинга солярового дестиллата — может быть сооружена одна комбинированная установка, предназначенная для тех же целей.
Связь между ступенями перегонки нефти и крекинга ее дестиллатов может быть осуществлена по-разному. Не останавливаясь на этом вопросе подробно, рассмотрим схему (фиг. 14) одной из комбинированных установок.
На данной установке предварительно обезвоженная и обессоленная нефть пропускается через атмосферную ступень установки, где из нее извлекаются светлые дестиллаты прямой гонки и легкий соляровый дестиллат. Получаемый снизу атмосферной колонны горячий мазут подается непосредственно в ректификационную колонну ступени каталитического крекинга. В секции каскадных тарелок этой колонны из мазута отпариваются соляровые фракции за счет обработки его мощным горячим потоком продуктов крекинга, газов и водяного пара. Извлеченные из мазута соляровые фракции отбираются в смеси с рециркулирующим каталитическим газойлем с одной из тарелок колонны крекинг-ступени и направляются в реактор. Смолистый остаток, являющийся компонентом котельного топлива, отводится снизу колонны в резервуар. Легкий соляровый дестиллат прямой гонки присоединяется к тяжелым соляровым фракциям перед входом их в реактор. Жидкое дестил-
42
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
латное сырье реактора при смешении его с нагретым до высокой температуры (около 550°) катализатором переводится в парообразное состояние. Крекинг осуществляется в реакторе с «кипящим» слоем мелких частиц катализатора.
К преимуществам рассмотренной схемы относятся использование значительного количества избыточного тепла крекпнг-продук-тов (без применения теплообменников) для извлечения из мазута
Фиг. 14. Схема комбинированной установки для перегонки нефти и каталитического крекинга соляровых дестиллатов.
г — колонна нефтеперегонной установки; 2 — колонна для разделения продуктов крекинга; 3 — реактор; i — регенератор.
соляровых фракций и прямая связь между ступенями перегонки нефти и каталитического крекинга, осуществляемая без использования промежуточных резервуаров для мазута и легкого солярового дестиллата.
Недостатки схемы — невозможность выделения и направления в реактор в виде самостоятельного потока тяжелых соляровых фракций, не содержащих каталитического газойля: получение снизу ректификационной колонны крекинг-ступени загрязненного катализаторной пылью, т. е. с повышенной зольностью, смолистого остатка.
2. Комбинированная установка для перегонки нефти, коксования гудрона и каталитического крекинга дестиллатов. Кратко описанная ниже комбинированная установка (фиг. 15) перерабатывает 550 тыс. т нефти в год. Нефть после обессоливания вначале проходит группу теплообменников, а затем змеевик первой трубчатой печи 1, где она нагревается до 360°. Дальше нефть поступает
Способы получения сырья для каталитического крекинга	43
в паро-жидком состоянии в испаритель 3, который служит не только для отделения дестиллатов прямой перегонки от смолистого остатка, но и для смешения этих дестиллатов с газами и парообразными продуктами коксования; одновременно тяжелые фракции коксова ния в испарителе конденсируются. Горячая смолистая жидкость, отбираемая снизу испарителя, нагревается в змеевиках второй печи 2 до 500° и направляется в одну из двух вертикальных камер 4 на коксование.
Фиг. 1а. Схема комбинированной установки для перегонки нефти, коксования гудрона и каталитического крекинга дестиллатов.
Коксовые камеры переключаются каждые 24 часа для пропарки, охлаждения и очистки от кокса. Для гидравлической резки кокса применяется вода под давлением 105 ат. Размеры каждой камеры коксования — высота 24 м, диаметр 5 м. Выходящие сверху испарителя пары являются сырьем реактора секции каталитического крекинга. В реактор поступает смесь выделенных из нефти прямогонных дестиллатов, а также парообразных продуктов и газов, получаемых при коксовании гудрона.
В реакторе 5, расположенном непосредственно над регенератором 6, перерабатывается около 2450 т/сутки сырья, из них: 1450 т/сутки. первичного и 1000 т/сутки вторичного. В секции каталитического крекинга поддерживается следующий режим: температура катализатора при входе в реактор 575°, температура крекинга 465—470°, отношение веса циркулирующего катализатора к весу углеводородной загрузки реактора от 5:1 до 6:1, циркуляция катализатора до 500 т/час, допустимое образование
44
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
кокса 5 т]час. Производительность воздуходувки, подающей воздух для регенерации катализатора, 75 тыс. м2]час (15 воздуха на 1 кг кокса).
Активность катализатора восстанавливается в регенераторе с тремя зонами сгорания и двумя зонами охлаяадения. В каждой зоне охлаждения имеется восемь параллельно включенных змеевиков для получения водяного пара давлением 42 ат. Регенерированный катализатор транспортируется смесью продуктов сгорания и водяного пара по стволу пневмоподъемника в бункер 7.
Продукты реакции разделяются в колонне 8 на четыре потока: газо-бензиновый, лигроиновый, дизельного топлива и каталитического газойля.
Преимуществами этой комбинированной установки являются большая глубина отбора из нефти дестиллатного сырья для каталитического крекинга, использование избыточного тепла продуктов коксования на дополнительное испарение нефти в испарителе, а также на нагрев смолистого остатка перед его коксованием.
К недостаткам схемы относятся: загрузка реактора и всей крекинг-установки газами коксования; невозможность вывода легких продуктов прямой гонки в виде самостоятельных потоков; слишком жесткое объединение в одной установке двух резко отличающихся по своему назначению процессов — термического коксования смеси гудрона с рециркулирующими тяжелыми фракциями и каталитического крекинга паров дестиллатов, разбавленных газами.
§ & КАТАЛИЗАТОРЫ КРЕКИНГА
Катализатором называется вещество, в присутствии которого течение химической реакции значительно ускоряется, а в некоторых случаях замедляется (отрицательный катализ).
Явление изменения скорости протекания химической реакции, вызываемое различными катализаторами, называется катализом. Различают однородный (гомогенный) и неоднородный (гетерогенный) катализы. При неоднородном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в разных состояниях (фазах), при этом часто катализатор является твердым телом, а реагирующее вещество находится в жидкой или газовой фазе. К последнему типу катализа относится и каталитический крекинг; иногда такие каталитические процессы называют контактными, а твердые катализаторы контактными веществами или просто контактами.
Сложные каталитические процессы могут протекать по нескольким возможным направлениям с образованием во многих случаях большого числа различных продуктов. Преобладающее течение реакции по тому или иному направлению зависит от свойств применяемого катализатора, качества реагирующих веществ (сырья) и условий, при которых осуществляется процесс.
Катализаторы крекинга
45
Предложен ряд теорий, объясняющих, или вернее предполагающих, схемы действия катализаторов. С нашей точки зрения наибольшего внимания заслуживает мультиплетная теория катализа, разработанная акад. Баландиным. Согласно этой теории поверхность катализатора неоднородна, на ней имеются отдельные активные точки. Несколько активных точек образует каталитический центр — мультиплет. На таком каталитическом центре и происходит химическая реакция. Молекулы реагирующих веществ притягиваются к активным центрам, сгущаются вокруг них или, как говорят, адсорбируются 1 на катализаторе. В результате одновременного притяжения к нескольким активным точкам внутри молекулы возникают напряжения, приводящие к разрыву реагирующей молекулы с образованием новых молекул и протеканию ряда последующих реакций.
Чтобы реагирующая молекула могла одновременно притягиваться несколькими атомами к активным точкам мультиплета, необходимы два условия: во-первых, активные центры должны отстоять не слишком далеко друг от друга, чтобы силы притяжения атомов реагирующих молекул к атомам активных центров были достаточно велики; во-вторых, необходимо совпадение расположения активных точек в мультиплете с положением реагирующей молекулы. При соблюдении указанных условий реагирующая молекула при соприкосновении с катализатором проходит ряд состояний, изменяясь следующим образом: 1) исходная молекула; 2) та же молекула, адсорбированная на поверхности катализатора; 3) наиболее тесная взаимосвязь с мультиплетом с последующим разрывом реагирующей молекулы; 4) превращение новообразованных (при разрыве исходной молекулы) молекул; 5) выделение (десорбция) вновь образованных молекул (кроме наиболее тяжелых и углистых).
Для каталитического крекинга применяются алюмосиликатные катализаторы. Это природные или искусственно полученные твердые высокопористые вещества с сильно развитой внутренней поверхностью, изготовляемые в виде цилиндриков диаметром и высотой 3—4 мм пли в виде шариков диаметром 3—6 мм. К неформованным относятся пылевидные или порошкообразные катализаторы^
Основными компонентами алюмосиликатного катализатора являются окись алюминия А12Оа и окись кремния SiO2, кроме того, в небольших количествах в нем содержатся окислы кальция, магния, натрия и других металлов.
Катализатор работает не столько внешней поверхностью частиц (гранул), сколько внутренней (поверхностью пор); площадь всех пор достигает большой величины, для некоторых катализаторов до 600 .и1 2 на 1 г катализатора. Наружная поверхность катализатора невелика по сравнению с развитой внутренней его поверхностью вследствие громадной пористости частиц катализатора.
В процессах каталитического крекинга с кипящим слоем упо- I требляются микросферический катализатор с частицами размером ' 20—150 микрон и пылевидный с частицами размером 1—150 микрон 2 из активного алюмосиликатного материала.
1 Адсорбцией называется поглощение данного вещества из жидкого раствора или газовой среды поверхностным слоем другого вещества. Следует отличать процесс адсорбции от абсорбции — поглощения вещества всем объемом другого вещества-поглотителя.
2 1 .к.и = 1000 микронам.
46
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
Превращения углеводородов на алюмосиликатных катализато[4ах
Л. Г. Гурвич и С. В. Лебедев положили начало исследованиям реакций превращения углеводородов в присутствии алюмосиликатных катализаторов. В связи с широким промышленным внедрением процесса каталитического крекинга с применением алюмосиликатного катализатора указанные исследования за последние годы расширились.
На основании проведенных в СССР и за границей исследований, собранных и обобщенных А. В. Агафоновым, можпо отметить следующие основные положения по превращению углеводородов разных рядов.
Превращения ненасыщенных углеводородов с одной двойной связью — олефинов (алкенов). Олефиновые углеводороды обнаруживают наибольшую реакционную способность в присутствии алюмосиликатных катализаторов.
Основным направлением превращения олефинов на алюмосиликатах при температурах каталитического крекинга является распад их с образованием насыщенных и ненасыщенных углеводородов С3, С4 и вышекипящих.
Одновременно с реакциями распада протекают реакции изомеризации олефинов.
Хорошо изомеризуются олефины не только с открытой цепью, но также и циклического строения, при этом склонность к изомеризации тем больше, чем выше молекулярный вес олефиновых углеводородов.
Кроме изомеризации, непредельные углеводороды, включая и свежеобразованные в процессе изоолефины, насыщаются водородом, выделяющимся при дегидрогенизации высокомолекулярных олефинов с образованием продуктов уплотнения, в том числе кокса на катализаторе. Экспериментально установлено, что при дегидрогенизации получается примерно 50% необходимого водорода.
Таким образом, каталитический крекинг непредельных углеводородов слагается из ряда последовательно и параллельно протекающих реакций, среди которых наибольшее значение имеют распад, изомеризация, перераспределение водорода, ароматизация, полимеризация и конденсация.
Превращение парафиновых углеводородов (алканов). В сырье, поступающем на каталитический крекинг, содержится большое количество парафиновых углеводородов, поэтому превращения их в присутствии алюмосиликатных катализаторов заслуживают особого внимания.
.Насыщенные углеводороды парафинового ряда достаточно устойчивы в условиях каталитического крекинга. Трудность их разложения объясняется, невидимому, их слабой сравнительно
Катализаторы крекинга	47
с другими группами углеводородов адсорбцией на поверхности катализатора.
Скорость распада заметно увеличивается с увеличением молекулярного веса. Наличие изоолефинов и изопарафинов в продуктах крекинга нормальных парафиновых углеводородов, вероятно, является следствием вторичных реакций превращения образовавшихся олефинов, так как непосредственной изомеризации метановых углеводородов, как отмечается в литературе, в присутствии алюмосиликатных катализаторов не происходит. К вторичным реакциям следует также отнести и образование ароматических углеводородов, содержание которых повышается по мере увеличения молекулярного веса исходного углеводорода и углубления процесса.
В заключение следует отметить, что снижение температуры реакции, при сохранении глубины общего превращения за счет других факторов процесса, приводит:
1)	к получению более насыщенных продуктов реакции, богатых углеводородами изостроения;
2)	к увеличению отношения количества изобутана к количеству нормального бутана в газе и увеличению выхода изобутана;
3)	к повышению выхода на прореагировавший углеводород кокса.
Превращение циклопарафинов — нафтеновых углеводородов (цикланов). Керосино-соляровые дестиллаты, состоящие в основной из нафтеновых углеводородов, являются наиболее ценным сырьем для каталитического крекинга. При переработке такого сырья образуется больше бензина и качество его лучше — более высокое октановое число при меньшем содержании непредельных углеводородов, в газе больше изобутана и меньше непредельных, чем в случае крекинга парафинистого дестиллата. При наличии боковой цепи в молекуле углеводорода скорость распада увеличи вается. При прочих одинаковых условиях скорость распада нафтенов быстро увеличивается по мере увеличения молекулярного веса.
Работами русских исследователей было показано, что в отличие от других катализаторов (окисных и металлических), приводящих к образованию только одного ароматического углеводорода, алюмосиликатный катализатор образует ряд ароматических углеводородов только с некоторым преобладанием ароматического углеводорода с тем же числом атомов углерода, что и у исходного нафтенового углеводорода.
Превращение ароматических углеводородов. Ароматические углеводороды под действием алюмосиликатного катализатора подвергаются разнообразным превращениям, среди которых большое значение имеют реакции алкилирования и деалкилирования. В условиях каталитического крекинга протекают главным образом реакции деалкилирования.
.48
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
Введение в молекулы органических соединений углеводородных радикалов — алкилов, таких, например, как метил—СН3, этил — С2Н5 и т. д. называется алкилированием.
Деалкилирование — процесс, обратный алкилированию. При деалкилировании от молекулы химического соединения отщепляются углеводородные радикалы.
В присутствии алюмосиликатного катализатора преимущественно происходит отрыв боковой цепи от бензольного ядра с образованием бензола и соответствующего непредельного углеводорода.
Наряду с деалкилированием происходят и реакции алкилирования. В основном происходит алкилирование бензола (образующегося в значительном количестве в процессе деалкилирования) низшими олефинами, получающимися при термическом распаде углеводородного сырья в присутствии алюмосиликатного катализатора.
Этим в основном и объясняется малое содержание бензола в бензине каталитического крекинга.
Кроме того, в процессе превращения ароматических углеводородов существенную роль играют реакции перераспределения водорода и конденсации. При крекинге ароматических углеводородов кокса образуется значительно больше, чем при крекинге парафиновых или нафтеновых углеводородов.
Типы катализаторов
В нефтяной промышленности для каталитического крекинга применяются алюмосиликатные катализаторы следующих типов.
1.	Природные катализаторы в естественном виде или активированные кислотой специальные глины в виде цилиндриков размерами 3—4 мм. Такие катализаторы широко применяются при крекинге тяжелого сырья для получения автомобильных бензинов с высоким октановым числом (до 78 пунктов по моторному методу).
Эти катализаторы просты в изготовлении и сравнительно недороги.
2.	Синтетические алюмосиликатные катализаторы в виде шариков диаметром 3—6 мм. Обладают повышенной активностью. Применяются в системах каталитического крекинга с неподвижным и циркулирующим катализатором. Стоимость их значительно выше естественных, но ниже синтетических таблетированных катализаторов.
Внешний вид шарикового и таблетированного катализаторов приведен на фиг. 16.
3.	Синтетические алюмосиликатные катализаторы в виде ци-.линдриков размером 3—4 мм. Эти катализаторы обладают недо-
Катализаторы крекинга
49
статочной механической прочностью и используются в системах
каталитического крекинга с неподвижным слоем катализа-
тора.
Таблетированный катализатор, даже из систем с неподвижным катализатором, вытесняется шариковым синтетическим, который
имеет следующие преимущества:
а)	легкость удаления из реакторов вследствие лучшей сыпучести;
б)	повышенную механическую прочность и в связи с этим меньшее пылеобразование;
в)	более низкую стоимость.
4.	Синтетические алюмосиликатные катализаторы — микросфе-рические и пылевидные (частип,ы диаметром преимущественно от 20 до 100 микрон). Специально изготавливается син-
Фиг. 16. Внешний вид таблетированного и шарикового алюмосиликатных катализаторов. Под ними помещены крупные зерна пшеницы.
тетический микросфе-
рический катализатор, а пылевидный является отходом установок каталитического крекинга и катализаторных фабрик или
в некоторых случаях его получают путем измельчения и рассева крупных гранул алюмосиликатного катализатора.
5.	Природные активированные порошкообразные катализаторы.
Синтетические микросферический и порошкообразные, а также естественные пылевидные катализаторы щироко применяются в процессах каталитического крекинга в кипящем слое.
Для общего представления о качестве и составе алюмосиликатных катализаторов некоторые данные приведены в табл. 5.
Синтетический катализатор содержит больше кремния и меньше алюминия, железа и кальция, чем естественный. Химический состав катализаторов, применяемых на установках типа «флюид», близок к составу соответствующих шариковых и таблетированных катализаторов.
Синтетический алюмосиликатный катализатор отличается от естественных главным образом более высокой термостойкостью и активностью, а также аморфной структурой (естественный катализатор имеет кристаллическую структуру).
Ниже рассмотрим основные свойства алюмосиликатных катализаторов для каталитического крекинга нефтяного сырья.
4 Заказ 215.
50
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
Таблица 5
Свойства и примерный состав алюмосиликатных катализаторов каталитического крекинга
(По различным литературным источникам)
Показатели	Катализаторы					
	таблетированный естественный	таблетированный синтетический	шариковый синтетический	для установок типа флюид		
				мнкросферичс-ский синтетический	пылевидный синтетический	пылевидный 1 естественный |
Размеры частиц, мм . . .	3—4	3—4	3—6					——,
То же, микрон	 Насыпной вес, г/мл . . .	—	—	—	20—150	1—150	1—150
	—	0,5—0,7	0,6—	—	0,63	0,645
То же в уплотненном слое,			0,7			
г)мл				—	—	—	1,025	0,897
Активность 		20-30	34-35	34—38	35—36	33-35	20—30
Удельная поверхность, .ч2/г	•—	227	440	600—700	300—500	145
Удельный объем пор, мл/г	•—	0,356	0,47	0,58	—	—
Средний радиус пор1, А Химический состав, %:		31,4	21,8	16,6	—	40—80
SiO2		73,8	85,28	89,5	—	—	—
А12ба 		17,0	12,20	10,0	—	'—	—
Ре20з 		2,3	0,10	—	—	— 	—
TiO2		0,4	—	—		—	—
MgO		4,3	0,01	—	—	—-	—
CaO 		2,2	0,01	—	—	—	—
Na2O	 K2O	 Потери при прокаливании	—	1 0,10 J 2,30	0,5	—	- -	—
Итого . . .	100,0	100,0	100,0		-	—
равная одной стомиллионной санти-
1 Ангстрем А — единица длины, метра.
Активность катализатора
Основной характеристикой катализатора является его каталитическая активность, т. е. способность катализатора ускорять реакции превращения исходного сырья в целевые продукты. При каталитическом крекинге нефтяных дестиллатов таким целевым продуктом является бензин, выходом которого и принято оценивать каталитическую активность катализатора. Для свежих синтетических катализаторов эта активность обычно находится в пре
Катализаторы крекинга
51
делах 34—35% вес. бензина (выкипающего до 200°) на сырье, а для естественных катализаторов она ниже — от 20 до 30%.
Активность катализатора зависит от его физико-химических свойств: строения, химического состава и т. д. Свойства синтетического катализатора зависят не только от качества применяемого для его изготовления сырья, но и от способа производства катализатора. Для естественных катализаторов состав исходной породы также оказывает существенное влияние на каталитическую активность. Некоторые глины (каолин) обладают высокой каталитической активностью к реакциям перераспределения водорода. Активность других глин значительно повышается после их активации кислотами.
Образованная порами внутренняя поверхность, так же как и наружная, активна. Между активностью катализатора и его удельной поверхностью1 имеется прямая связь: чем больше удельная поверхность, тем выше активность и наоборот.
Следует выбирать катализаторы, структура которых допускает достаточно легкое проникновение молекул углеводородов в глубину пор. При этом надо иметь в виду, что чем больше размер частиц катализатора, тем длинее путь молекул сырья к отдаленным глубинным порам катализатора.
Активность катализатора, содержание кокса на котором' достигло примерно 13%, падает до нуля. Для поддержания достаточной скорости крекинга, обеспечивающей требуемую глубину разложения желательно, чтобы содержание кокса на катализаторе, выходящем из реактора, не превышало 1,5—1,8%.
Избирательность катализатора
Способность катализатора увеличивать скорости одних (желательных) реакций и в то же время сохранять неизменными скорости других (нежелательных) реакций называется избирательностью (селективностью).
Избирательность катализатора каталитического крекинга нефтяных дестиллатов определяется отношением выхода бензина к выходу кокса и газа или в отдельных случаях отношением выхода кокса или газа при работе на данном катализаторе к выходу кокса или газа при работе на стандартном катализаторе при тех же условиях процесса и степени превращения сырья. После некоторого времени работы соотношение между выходами бензина и кокса уменьшается, например, для одного из образцов синтетического катализатора на 20—23% (с 17,5—18,9 до 14—14,6) и для естественных приблизительно на 51% (с 13,7 до 6,75), в зависимости от длительности работы и условий процесса.
1 Под удельной поверхностью принято понимать площадь (в мг) всех пор, находящихся в 1 г катализатора.
4*
52
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
Примерно в такой же степени снижается и отношение выхода бензина к выходу газа. Отсюда видно, что избирательность естественного катализатора падает значительно сильнее, чем синтетического.
Старение катализаторов
В процессе работы установки каталитического крекинга катализатор, находящийся в системе, теряет активность, и избирательность его ухудшается — происходит старение катализатора. Существуют два вида старения катализатора: нормальное старение с постепенным снижением активности катализатора, но без существенного изменения его избирательности, и ненормальное, сопровождающееся резким ухудшением избирательности катализатора.
Нормальное старение не устранимо. Оно ускоряется с увеличением жесткости условий процесса и объясняется в первую очередь действием высоких температур и водяного пара.
Основными причинами ненормального старения являются: 1) действие на катализатор некоторых газов при высокой температуре — аммиака, сернистого газа и особенно сероводорода; 2) влияние на свойства катализатора ряда сернистых соединений, особенно тех, из которых в условиях каталитического крекинга образуются сероводород и сернистый газ; 3) накопление на катализаторе окис-лов металлов (железа, меди, никеля, ванадия, натрия и др.), содержащихся в виде примесей в сырье; 4) действие на катализатор высокой температуры и водяного пара при высокой температуре.
Газы по своему действию на катализаторы разделяются на три группы:
1)	инертные, не действующие на катализатор при температуре ниже 620°, — окись углерода, углекислый газ и аммиак;
2)	снижающие активность катализатора без изменения избирательности — водяной пар;
3)	снижающие избирательность естественных катализаторов — сероводород при температурах выше 425°; аммиак и сернистый газ при температурах выше 620°.
В производственных условиях важнейшей причиной ненормального старения естественных катализаторов является присутствие сероводорода. Заметного влияния сероводорода на синтетические алюмосиликатные катализаторы не обнаружено.
В условиях переработки сернистого сырья устранение отравления катализатора сероводородом приобретает большое значение. При работе с обычно приготовленными естественными катализаторами положительные результаты дает обработка катализатора небольшим количеством водяного пара после регенерации. На основании промышленного опыта установлено, что активность естественного катализатора удается поддерживать без значительного снижения путем:
Катализаторы крекинга
53
1)	тщательной обработки катализатора водяным паром перед его регенерацией;
2)	ввода водяного пара вместе с сырьем в реактор;
3)	обработки водяным паром регенерированного катализатора.
О влиянии водяного пара на активность естественного катализатора при крекинге сернистого сырья можно судить по данным, приведенным в табл. 6.
Таблица 6
Влияние обработки естественного катализатора водяным паром на выход бензина при крекинге сернистого сырья
Показатели	Сырье			
	газойль коксования, содержащий 1,47% серы		смесь солярового дестиллата и газойля, содержащая 1,39% серы	
№ опытов	1	2	1	2
Расход пара в % вес. на катализатор: гидратирующего 		0,0	0,5	0,0	0,0
подаваемого вместе с сырьем	0,0	0,0	0,0	0,4
»	для отпарки в реактор 		0,5	0,5	0,5	0,5
Глубина превращения, % объемн.	47,3	47,0	43,5	48,8
Выход бензина с концом кипения 204°, % объемн		37,0	41,0	38,5	40,0
Подача пара при переработке сернистого сырья имеет и отрицательные стороны — усиливается коррозия аппаратов и образующиеся продукты коррозии загрязняют катализатор, снижая его активность и ухудшая избирательность.
Если в катализаторе содержатся соли серной кислоты, то в условиях каталитического крекинга может образоваться сероводород за счет восстановления их водородом, что, как показывалось выше, приведет к падению избирательности катализатора.
Следует отметить, что суммарное содержание серы в сырье еще не определяет скорости старения катализатора, так как не все Сернистые соединения одинаково активны и не из всех в процессе каталитического крекинга могут образоваться активные сернистые соединения, в том числе и сероводород.
Весьма вредное действие на активность и избирательность всех алюмосиликатных катализаторов оказывают окиси металлов, например ванадия, никеля, меди и железа, которые при обычной температуре крекинга способствуют нежелательному разложению углеводородов на углерод и водород. В присутствии солей натрия
54
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
ускоряется нормальное старение вследствие заплавления (особенно мелких) пор катализатора.
Совместное воздействие высокой температуры и водяного пара приводит к значительному снижению общей активности катализатора. Это заставляет стремиться к осуществлению процесса каталитического крекинга, особенно на синтетических алюмосиликатных катализаторах, в условиях, не приводящих к высоким отложениям кокса и перегревам катализатора во время регенерации, и проведению процесса крекинга и регенерации с небольшим количеством водяного пара.
Одновременно необходимо отметить, что надо избегать и очень малого отложения кокса на катализаторе, так как в этом случае
ввиду недостатка тепла, выделяющегося при выжиге кокса, нельзя будет добиться устойчивой работы регенератора и реактора. Изменение физических свойств (уменьшение внутренней поверхности
частиц, изменение структуры в связи с уменьшением пористости) катализатора ведет к потере каталитической активности.
Фиг. 17. Эксплуатация шарикового синтетического катализатора в установках термофор.
1 — кривая активности; 2 — количество добавляемого свежего катализатора; 3 — количество выводимой с установки каталиэаторной мелочи.
Общим признаком структурных изменений является возрастание насыпного веса катализатора, чему особенно способствует сочетание высоких температур в регенераторе с избытком водяного пара.
Поддержание активности катализатора на установках' с движущимся катализатором
На установках указанного типа для компенсации потерь катализа
тора в системе от механического разрушения в циркулирующий поток катализатора вводят некоторое количество свежего катали-затора. Если установка поддерживается в хорошем состоянии и ме
ханическая прочность катализатора высока, то расход катализатора на сырье не составляет большой величины. На фиг. 17 приводятся данные по эксплуатации
синтетического шарикового алюмосиликатного катализатора на установке термофор производительностью по перерабатываемому сырью 1100—1200 т/су тки.
В первый период эксплуатации наблюдается заметное падение активности катализатора, но в результате регулярной добавки в поток движущегося катализатора свежего устанавливается постоянный уровень активности циркулирующего катализатора. Такую
Катализаторы крекинга
55
I
среднюю активность принято называть равновесной активностью. В этом заключается одно из основных отличий
систем каталитического крекинга с движущимся и неподвижным катализаторами: в первом случае работа при равновесной активности, во втором — при непрерывно падающей активности; в первом случае повышенный расход катализатора на сырье, во втором случае — значительно меньший.
Поддержание достаточно высокой активности катализатора на установках каталитического крекинга имеет первостепенное значение. В отдельных случаях в целях поддержания активности катализатора на требуемом уровне часть «равновесного» катализатора периодически выводят из системы и заменяют свежим. Надо всегда помнить, что при недостаточной активности катализатора снижается глубина превращения. Глубину превращения
сырья можно увеличить повышением температуры и давления, усилением циркуляции катализатора и уменьшением объемной скорости (см. главу третью, § 3). Однако при недостаточной активности и избирательности катализатора регулировка режима только путем изменения этих факторов процесса может привести к снижению производительности и ухудшению экономических показателей работы установки.
На экономические показатели работы установки большое влия-
ние влазываё'!' расход катализатора. Последний зависит от многих
причин и на хорошо работающих установках с циркулирующим катализатором не превышает 0,20% на исходное сырье.
Требования к катализаторам для каталитического крекинга соляровых дестиллатов
Катализаторы каталитического крекинга должны удовлетворять следующим требованиям.
1.	Катализатор должен иметь достаточно высокую активность и избирательность. Чем выше активность, тем меньше требуемый объем реакционной зоны (а отсюда и самого реактора) для достижения нужных результатов. Чем ниже избирательность катализатора, тем больше сырья превращается в побочные продукты, т. е. в кокс и газ.
2.	Катализатор должен обладать высокой стабильностью, т. е-в течение длительного времени работы сохранять свои основные свойства, в особенности каталитическую активность и избирательность. Катализатор должен стареть нормально, т. е. не терять быстро своей активности, избирательности и прочности при рабочих условиях процесса. Старение катализатора ускоряется при недопустимо высоких температурах, больших концентрациях водяного пара и резких изменениях режима.
56
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
3.	Катализатор должен способствовать получению;
а)	высоких выходов химически стабильного и высокооктанового бензина, а при переработке сернистого сырья, кроме того, бензина с низким содержанием сернистых соединений;
б)	бутан-бутиленовой фракции с высокой концентрацией изобутана и бутиленов;
в)	легкого газойля, пригодного для использования в качестве компонента дизельного топлива.
4.	Катализатор не должен быстро и сильно отравляться сернистыми и азотистыми соединениями, а также примесями сырья, например соединениями ванадия и никеля.
5.	Катализатор должен мало истираться, быть механически прочным и не разрушаться при резких изменениях температуры, выдерживать давление вышележащих слоев, а также не должен колоться и растрескиваться при циркуляции и, по возможности, не подвергать заметному истиранию аппаратуру, транспортные устройства, и внутреннюю облицовку регенератора.
6.	Регенерация катализатора должна осуществляться по возможности простым путем и протекать достаточно легко и полно без спекания катализатора и снижения его активности и избирательности.
7.	Частицы катализатора должны быть однородными по составу и структуре, близкими по форме и размерам, иметь развитую внутреннюю поверхность. Внутренняя поверхность каждой частицы катализатора должна быть доступной для молекул сырья, чтобы поступление их в поры и удаление продуктов реакции происходили достаточно быстро.
Производство катализатора должно быть простым и базироваться на доступном и нетоксичном сырье, не требующем специальных мер предосторожности как при обращении с ним, так и с готовой продукцией.
Свойства свежего, а также частично отработанного катализатора не должны существенно меняться при длительном хранении и перевозке, в частности зимой при низких температурах.
Применение доброкачественных катализаторов способствует улучшению технико-экономических показателей работы установок каталитического крекинга.
Перечисленным выше требованиям, если не полностью, то в значительной степени, удовлетворяет синтетический алюмосиликатный катализатор, чем и объясняется его широкое применение в промышленности.
Приемка катализатора с изготовляющих его фабрик производится по утвержденным техническим условиям.
Схемы циркуляции катализатора	57
§ 4. СХЕМЫ ЦИРКУЛЯЦИИ КАТАЛИЗАТОРА НА УСТАНОВКАХ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
В отличие от других процессов нефтепереработки (перегонка нефти, термический крекинг и др.) при каталитическом крекинге приходится иметь дело не только с потоками жидкостей и газов, но и с потоками горячего сыпучего материала—катализатора. В связи с внедрением в промышленность каталитического крекинга необходимо было разработать аппараты для контактирования паров и гасов с твердым катализатором, а также создать технические приемы по его непрерывной циркуляции и регенерации.
Вначале были разработаны системы каталитического крекинга с неподвижным катализатором и реакторами периодического действия (процесс Гудри). Позже появились системы крекинга с циркулирующим крупнозернистым (таблетки, шарики) и пылевидным катализаторами, которые являются в настоящее время наиболее распространенными.
Реакторы в системах крекинга с неподвижным катализатором из-за быстрого накопления на нем кокса часто переключаются с одной основной операции — крекинга сырья на другую — регенерацию катализатора. Вследствие неудобств, связанных с периодичностью работы реакторов, а также по другим причинам (частые продувки, сложность автоматики и конструкции реакторов, невозможность питания их жидким сырьем) перешли на промышленные системы крекинга с циркулирующим катализатором.
Современные действующие промышленные установки с циркуляцией алюмосиликатных катализаторов можно разделить на две группы.
1.	Установки, на которых применяется шариковый или таблетированный катализатор (размер частиц от 3 до 6 мм). На этих установках катализатор проходит реактор и регенератор сплошным потоком сверху вниз.
' 2. Установки, через главные аппараты которых циркулирует пылевидный или микросферический катализатор (размер частиц в основном от 20 до 100 микрон).
На современных установках с циркуляцией катализатора осуществляются следующие главные операции:
1)	нагрев и испарение сырья;
2)	крекинг сырья в реакторе в присутствии катализатора;
3)	разделение продуктов крекинга в ректификационной колонне;
4)	конденсация бензиновых и водяных паров и охлаждение горячих жидкостей и газов;
5)	регенерация катализатора в регенераторе.
Кроме реактора, регенератора, ректификационной колонны, теплообменников, конденсаторов и холодильников, на установке каталитического крекинга имеются вспомогательные аппараты и
58
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
оборудование: воздуходувки, огневые нагреватели, газоотделитель, отвеиватель катализаторной мелочи, бункеры для катализатора, устройства для перемещения регенериройанного и отработанного катализатора, насосы, компрессоры и т. д.
Операции крекинга сырья и регенерации катализатора проводятся в отдельных аппаратах: первая в реакторе, вторая в регенераторе. Между этими аппаратами непрерывно осуществляется обмен: регенерированный катализатор поступает в реактор, а отработанный в регенератор.
Крекинг сырья протекает с поглощением тепла. Наоборот, регенерация катализатора сопровождается большим тепловыделением; часть этого тепла используется на реакцию крекинга.
Значительное количество тепла, выделяющегося при сжигании кокса, переносится катализатором из регенератора в реактор. Избыток тепла, выделяющегося при регенерации катализатора, используется для производства водяного пара. Часть тепла теряется с продуктами сгорания, отводимыми в атмосферу.
Катализатор применяется не только для ускорения реакций превращения углеводородов и получения желательных продуктов, но также для переноса кокса из реактора в регенератор и тепла из второго в первый.
Известны четыре основных контура циркуляции катализатора между реактором и регенератором.
Первый контур (фиг. 18) применяется на установках с циркуляцией относительно крупных (3—6 мм) частиц катализатора. Вертикальные реактор и регенератор располагаются рядом. Для работы установки требуются два подъемника: один для йеремеще-ния регенерированного катализатора, второй для транспортировки из реактора в регенератор закоксованного катализатора. Как активный катализатор, так и отработанный вводятся в верхние части аппаратов, а выводятся снизу их. Сырье подается в верхнюю часть реактора и движется прямоточно с катализатором сверху вниз. Из нижней части реактора продукты крекинга поступают в ректификационную колонну.
Воздух для выжига кокса равномерно распределяется по высоте регенератора. Газы регенерации отводятся из нескольких сечений регенератора через циклоны в атмосферу.
В системе пневмотранспорта катализатор перемещается снизу вверх потоками воздуха, который нагнетается воздуходувками.
Второй контур циркуляции (фиг. 19) применяется на установках с пылевидным или микросферическим катализаторами. Как и в предыдущем случае, реактор и регенератор располагаются рядом. Однако ввод катализатора в эти аппараты осуществляется снизу, а не сверху. Регенерированный катализатор транспортируется потоком сырья, а закоксованный потоком воздуха. Выводится катализатор снизу этих аппаратов. Продукты реакции — газы и
Схемы циркуляции катализатора
59
воздух
Регенератор
Газы реге-
нерации
Воздух
Регенериро-ванныйката-оизатдр —
Реактор
'Закоксованный ката -лизатар •дцх
Продуй-г реакции
Фиг. 18. Первый контур циркуляции катализатора между реактором и регенератором.
Воздух
Ctlpi
Реггнериро данный катализатор
/Закаш-__ венный катализатор
Воздух
Фиг. 19. Второй контур циркуляции катализатора между реактором и регенератором.
Сырье Реактор--
Продукты реакции
Закоксован-  ный катали^. Зато#—"" Газы регенераций
Регенерация^ воздух
Регенерированный катализатора

1
Фиг. 21. Четвертый контур циркуляции катализатора.
Фиг. 20. Третий контур циркуляции катализатора между реактором и регенератором.
60
Сырье и катализаторы каталитического крекинга
пары — Через циклонные сепараторы выводятся сверху реактора в ректификационную колонну. Газы регенерации отводятся из регенератора также сверху.
Фиг. 22. Советские установки каталитического крекинга.
Третий контур циркуляции характеризуется однократным подъемом катализатора. В этом случае реактор расположен над регенератором (фиг. 20). Как видно из фигуры, реактор и регенератор
Схемы циркуляции катализатора
61
являются отдельными частями комбинированного вертикального аппарата, верхняя часть которого представляет собой реактор, а нижняя регенератор. При таком расположении аппаратов требуется только один пневмоподъемник и обеспечивается самотек катализатора из реактора в регенератор.
Четвертый контур (фиг. 21) отличается от предыдущего тем, что катализатор и сырье вводятся в реактор не сверху, а снизу. Кроме того, здесь катализатор транспортируется вверх потоком сырья, а не потоком воздуха или газов. Горячие катализаторопро-воды заключены в комбинированном аппарате.
Третий контур применяется на установках с циркуляцией катализатора, состоящего из частиц размерами от 3 до 6 мм, а четвертый на установках с циркулирующим микросферическим или пылевидным катализатором.
Перечисленные схемы позволяют осуществлять одновременно и непрерывно две основные операции, правда в разных аппаратах: крекинг сырья в реакторе и сжигание кокса в регенераторе.
Независимо от схемы циркуляции, температура катализатора на разных участках неодинакова. Циркулирующий катализатор приходит в контакт с разными средами: в реакторе с сырьем и водяным паром, в регенераторе с воздухом и продуктами сгорания, а между ними с транспортирующими его потоками. В реакторе температура катализатора (шарикового) понижается примерно с 520—560 до 450—480°, а в регенераторе катализатор вначале нагревается до 600—680°, а затем охлаждается до 530—580°.
В реактор и регенератор должны поступать такие же количества (по объему) катализатора, какие из них отводятся. Это необходимо для нормальной работы аппаратов и поддержания постоянного уровня катализатора в них.
Следует отметить недопустимость поступления в регенератор углеводородных паров вместе с закоксованным катализатором. Это увеличивает пожарную опасность и ведет к потере сырья и перегрузке регенератора. Необходимо возможно полнее удалять углеводородные пары из потока закоксованного катализатора перед входом его в транспортирующее устройство. С этой целью отработанный катализатор всегда продувают перегретым водяным паром.
На фиг. 22 изображены советские заводские установки каталитического крекинга.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
§ 1.	ПРОДУКТЫ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
На установках каталитического крекинга получают:,
1)	жирный газ;	- .о '
2)	нестабильный бензин;	t -гО
3)	легкий каталитический газойль;
4)	тяжелый каталитический газойль.
На некоторых установках предусмотрен также отбор лигроина. Рассмотрим качество и состав получаемых продуктов и пути их использования.
Количество отбираемого с установки жирного газа, а также состав его в значительной степени зависят от качества и природы катализатора, циркулирующего в системе, технологического режима, поддерживаемого на установке, и в меньшей степени от качества сырья.
В табл. ,7 приведены анализы жирного газа, полученного на одной из установок.
Как видно из приведенных данных, состав жирного газа характеризуется значительным содержанием углеводородов изостроения, особенно изобутана, что повышает ценность газа как сырья для дальнейшей переработки.
Обычно жирный газ с установки каталитического крекинга поступает на абсорбционно-газофракционирующую установку, откуда отдельные фракции направляются на последующую переработку. Большей частью бутан-бутиленовая фракция является сырьем установки алкилирования, где из бутиленов и изобутана ^получают алкил—бензг.д — ценный компонент авиабензина.
Бутан-бутиленовую фракцию можно также перерабатывать на i установках каталитической полимеризации. При полимеризации две и большее число молекул непредельных углеводородов соединяются, образуя молекулу более сложного непредельного углеводорода, который затем гидрируют. Так получают технический изо-
Продукты каталитического крекинга
63
Таблица 7
Примерный состав жирного газа каталитического крекинга (% вес.)		
Состав газа1	При крекинге легкого дестил-латного сырья	При крекинге тяжелого дестил-латного сырья
Н2 .... СН4 . . .	0,80 3,20	} 6,65
С2Н4	. .	0,25	} 7,00
с2н6 . . .	2,40	
С3н6 . . .	10,75	13,30
С3н8 . . .	11,70	10,85
i-C4H9 . . .	1,00	3,65
га-С4Н8 . .	12,0	11,50
	23,4	19,75
л-С4Н10  •	5,3	8,75
С5н1о . . .	7,2	]
. -	15,7	18,55
я~С5Н12 . .	6,3	
Итого .	100,00	100.00
1 Без учета водяного пара, сероводорода и		
инертных газов, содержащихся		в разных количе-
ствах в газах каталитического крекинга. По сравне-		
нию с крекингом легкого сырья		при обычных режи-
мах выход жирного газа на сырье при крекинге тяжелого дестпллатного сырья значительно меньше.		
октан, который так же, как и алкилбензин, используют в качестве компонента авиабензина.
При алкилировании пропан-пропиленовой фракцией бензола получается алкилбензол — особенно ценный компонент авиабензина для повышения его сортности.
Переработка углеводородных газов может быть направлена на получение других ценных продуктов — фенола, этилового спирта и т. п. В отдельных районах смеси пропан-пропиленовой и бутанбутиленовой фракций в сжиженном виде используются в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания и в быту для газовых плит (сжиженный газ из баллонов).
2.	Нестабильный бензин
При каталитическом крекинге бензин можно вырабатывать разного качества: высокооктановый автомобильный бензин или сырье для получения базового авиационного бензина путем каталитической очистки.
64
Основы технологии каталитического крекинга
‘ В первом случае сырьем являются как легкие, так и тяжелые j соляровые дестиллаты, и бензин получают с концом кипения 205°. j Для уменьшения коксообразования каталитический крекинг тяжелого сырья ведется при больших объемных скоростях и на катализаторе несколько пониженной активности.
ео втором случае сырьем являются легкие керосино-соляровые галаты и бензин выпускают с концом кипения 225—240°. мные скорости выдерживаются в пределах 0,6—1,2 при средней активности катализатора 32—36; алюмосиликатный катализатор, как правило, используется синтетический.
Как указывалось выше, нестабильный бензин каталитического крекинга подвергается физической стабилизации с целью удаления растворенных в нем легких углеводородов, имеющих высокую упругость паров.
Ниже приведен приблизительный состав по группам указанных выше углеводородов головной части нестабильного бензина, полученного при каталитическом крекинге легкого дестиллатного сырья (в % вес.).
С2Нв-|-С2Н4	 следы
С3Н6 + С3Н8.................................. 0,05
i-C4H8 ...................................... 0,10
п-С4Н8 ......................................  0,20
i-C4H10...................................... 2,75
л-С4Н10...................................... 1,50
С5Н10	  0,50
i-CsHi2......................................  2,85
п-С5Н12......................................  1,80
Итого-. . . 9,75
Са и высшие.............«...........90,25
Всего . . . 100,00
Фракционный и химический состав и другие качественные показатели такого нестабильного бензина следующие.
Начало кипения, °C......................... 36—39
Конец кипения, °C ... .	............... 236—240
Перегоняется при конце кипения, % объемн. .	93—93,5
Удельный вес .............................. 0,775—0,782
Химический состав бензина, %: непредельных углеводородов................. 7—10
ароматических	»	........... 32—35
нафтеновых	»	........... 10—14
парафиновых	»	........... 44—52
Содержание серы, %......................... ниже 0,1
Октановое число в чистом виде ............. 76—78
»	» с 4 мл/кг Р-9................ 83—86
Продукты, каталитического крекинга
65
В отдельных случаях нестабильный бензин отбирают с концом кипения 220—225° и подвергают его каталитической очистке и стабилизации; иногда получают бензин с концом кипения 205° и стабилизируют его. И тот и другой бензины имеют высокие окта-нойые числа.
Часто автомобильный бензин вырабатывают из тяжелого сырья. Сырье для получения автомобильного бензина — тяжелый дестил-лат сернистой парафинистой нефти — имеет следующую характеристику (один из образцов):
Удельный вес ................. 0,880—0,890
Фракционный состав, °C: начало кипения.......... 240—260
10% ........................... 320—330
50% ........................... 430—440
90% ........................... 510—520
95% ............................. 660
Содержание серы, %............ 1,7
Сернокислотных смол,	%	....	12—14
Условная вязкость при	50° (ВУ50)	1,8—1,9
Качество бензина, полученного из этого сырья, приведено в табл. 8.
Таблица 8
Характеристика бензина
Показатели	Крекинг	
	без рециркуляции газойля	с рециркуляцией газойля
Удельный вес			0,748	0,749
Фракционный состав, °C:		
начало кипения 		31	32
10%			62	64
50%		131	133
90%		195	191
конец кипения (при выходах		
94%)		204	201
Содержание серы, %		0,26	—
Химический состав, %:		
непредельных 		26,8	29,8
ароматических		21,1	24,5
нафтеновых 		6,5	4,1
парафиновых 		45,6	41,6
Октановое число в чистом виде	76	77
»	» с 4 мл/кг Р-9 . .	86	88,9
Практикой работы на установках каталитического крекинга установлено следующее.
1.	Октановое число (моторный метод) автобензинов в чистом виде тем больше, чем выше содержание нафтеновых углеводородов в сырье.
5 Заказ 215.
66
Основы технологии каталитического крекинга
2.	Содержание серы в нестабильном бензине зависит от содержания ее в сырье: чем больше содержание сернистых соединений в сырье, тем больше их и в нестабильном бензине. Приближенно эта зависимость может быть выражена формулой:
% серы в бензине=% серы в сырьех0,15.
С увеличением количества рециркулирующего газойля по отношению к количеству свежего сырья повышается содержание серы в нестабильном бензине.
3.	С добавлением этиловой жидкости октановые числа бензинов увеличиваются. Восприимчивость бензина к этиловой жидкости, называемая часто приемистостью к ТЭС, зависит от состава бензина — структуры и класса углеводородов — и содержания серы. Восприимчивость бензинов к этиловой жидкости резко снижается при большом содержании в бензине серы, в несколько меньшей мере при увеличенном содержании ароматических углеводородов.
4.	Химический состав нестабильного бензина, полученного при каталитическом крекинге тяжелого сырья, по сравнению с бензином, полученным из легкого сырья, характеризуется повышенным содержанием непредельных углеводородов и пониженным содержанием ароматических.
3.	Легкий каталитический газойль
. Легкий каталитический газойль обычно используется в каче-I. стве компонента дизельного топлива или как сырье для термиче-Ь ского крекинга. Особенностью легкого каталитического газойля / является его более низкое цетановое число по сравнению с соляровыми дестиллатами прямой перегонки нефти,- Как показали исследования Пучкова Н. Г. и других, дестиллаты прямой перегонки, выделенные из нефтей парафинового основания, имеют цетановое число 66, а нафтеново-ароматического основания 37. Полученные при крекинге соляровых дестиллатов этих же нефтей легкие каталитические газойли такого же фракционного состава, как и исходные соляровые дестиллаты, имели цетановые числа соответственно 47 и 24, т. е. на 13—19 пунктов ниже. Более подробные данные о фракционном и химическом составах дизельных топлив, полученных из нефтей разного химического состава при прямой • перегонке, и каталитических газойлей — компонентов дизельного топлива — приведены в табл. 9.
Дизельное топливо применяется в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Поэтому показатель, характеризующий самовоспламеняемость дизельного топлива, является очень важным. Таким показателем является цетановое число.
Цетановое число — показатель самовоспламеняемости топлива, численно равный такому процентному (по объему) содер-
Продукты каталитического крекинга
67
Таблица 9
Физико-химические свойства каталитических газойлей и дизельных топлив
	Дизельное топливо, полученное прямой перегонкой нефти	Газойль, полу-ченный при каталитическом крекинге сырья
Показатели	парафинового основания	нафтено-ароматического основания	парафинового основания	нафтено-ароматического основа- ния
Цетановое число 	 Фракционный состав, °C:	66	37		24
начало кипения 		269	225	206	—
10% перегоняется до		291	264	249	200
50%	»	»			307	291	280	247
90%	»	»			334	330	322	310
конец кипения 	 Групповой химический состав углеводородов, %:	360	362	348	336
ароматические		16	23	26	49
нафтеновые (цикланы) 		28	61	19	32
парафиновые (алканы) ....	55	13	53	12
олефиновые (алкены) 		1	3	2	7
жанию цетана (С1вН34 — углеводород парафинового ряда) в смеси с альфаметилнафталином (С11Н10 — углеводород ароматического ряда), при котором температуры самовоспламенения этой смеси и сравниваемого с ней испытуемого топлива одинаковы. Цетановое число определяют на одноцилиндровой установке ИТ9-3.
На цетановое число оказывает большое влияние изменение химического состава топлива. Парафиновые углеводороды являются наиболее желательными, так как они имеют самые_-низкне_л©мпе-ратуры самовоспламенения и, следовательно, самые высокие цетановые числа. Ароматические углеводороды имеют самые низкие цетановые числа. Нафтеновые и олефиновые углеводороды занимают промежуточное положение.
Легкий каталитический газойль содержит значительное количество ароматических углеводородов и обычно имеет невысокое цетановое число.
Возможность использования каталитического газойля в качестве компонента дизельного топлива исследовалась в различных лабораториях.
В табл. 10 приведены данные лабораторных исследований газойлей каталитического крекинга, полученных на разных заводах при переработке легкого керосино-солярового сырья различ-
5*
Таблица 10
Физико-химические свойства и групповой химический состав каталитического газойля, полученного при крекинге легких дестиллатов нефтей разного основания
(по данным Н. Г. Пучкова и др.)
Показатели		Товарные образцы дизельных топлив, приготовленных по ГОСТ 305-42		Газойль каталитического крекинга из нефтей					
				малисернистых				сернистых	
				парафинового основания		нафтеново-ароматического осно- вания		парафинового основания	
№ образца		1	2	3	4	5	6	7	8
Цетановое число 	 Плотность при 2t,° 		 Фракционный состав, °C: начало кипения 	 10% перегоняется при .... 50%	«	о	... . 90%	»	»	. . . . конец кипения 	 Условная вязкость при 20°, Ву20 Кислотность, мг КОН на 100 м-г . Коксуемость 10%-ного остатка, % вес. ........... Содержание серы, % вес. . . . Температура застыванпя, °C . . . Температура вспышки, °C .... Групповой химический состав, %: ароматические 	 парафиновые	.	 нафтеновые непредельные (олефиновые)		50 0,859 191 232 286 355 1,6 4,0. 0,06 0,12 66	46 0,858 191 225 281 334 347 1,49 0,75 0,033 0,023 —10 69	50,5 0,856 225 246 269 324 346 (96о/о) 1,4 4,48 0,02 0,032 —18 95 31,2 49,4 14,4 5,0	56 0,849 242 248 259 282 305 1,27 0,24 0,046 0,09 —13 Ю8 32,6 53,2 11,0 3,2	35 0,892 264 293 323 347 1,64 1,34 0,011 0,007 —47 83 42,8 46,7 6,2 4,3	32 0,897 187 241 267 310 341 (96%) 1,32 1,52 0,088 0,03 —50 76 53,0 28,5 14,0 4,5	53 0,833 219 224,5 239,5 270 302 1,19 2,43 0,15 0,48 —27 83 23,7 63,1 9,3 3,9	53 0,855 -242 248,5 261,5 294.5 331,5 1,29 3,2 0,09 0,86 —16 105 30,8 58,6 6,0 6,8
Основы технологии каталитического крекинга
Продукты каталитического крекинга
69
ного химического состава. Исследования, а также длительные моторные испытания показали, что:
а)	легкие каталитические газойли, полученные из сырья пара! 1 финового основания и имеющие цетановые числа 45 и выше, обла4 дают хорошими моторными качествами и могут применяться на-| равне со стандартными дизельными топливами;	I
б)	легкие каталитические газойли с цетановыми числами ниже! 45, получаемые из сырья нафтеново-ароматического основания, могут добавляться к прямогонным дизельным топливам, имеющим высокие цетановые числа;
в)	при умеренной глубине крекинга групповой химический состав и моторные качества каталитического газойля в основном зависят от химической природы исходного сырья.
При однократном неглубоком крекинге выход и качество легкого каталитического газойля также зависят, но в несколько меньшей степени, от объемной скорости и температуры реакции. С повышением температуры реакции выход легкого каталитического газойля" и его цетановое число уменьшаются, а содержание ароматических углеводородов повышается. Понижение объемной скорости, сопровождающееся углублением крекинга сырья, приводит к тем же результатам. При крекинге с рециркуляцией выход легкого каталитического газойля сокращается (в большинстве случаев он же подается на циркуляцию), снижается его цетановое число и возрастает содержание в нем ароматических углеводородов.
Надо также иметь в виду, что цетановое число зависит от средней температуры кипения каталитического газойля. С повышением средней температуры кипения цетановое число вначале растет, затем-(примерно, начиная с 320°) понижается, а содержание ароматических углеводородов возрастает. Температура застывания получаемого легкого каталитического газойля, особенно из сырья парафинового основания, тем выше, чем выше средняя температура его ' кипения.
В связи с небольшим содержанием непредельных (3,5%, см. табл. 10) в легких каталитических газойлях они имеют достаточно высокую стабильность при хранении и вызывают малое отложение, нагара в двигателе и малое закоксовывание форсунок. По стабиль-:, ности легкий каталитический газойль приближается к дизельным: топливам прямой перегонки.
Оператору следует учитывать указанные зависимости и руководствоваться ими при получении легкого каталитического газойля в качестве дизельного топлива или его компонента.
При переработке тяжелого сырья с большим содержанием серы'; в получаемом легком каталитическом газойле содержится сера;, в количестве большем, чем допускается по ГОСТ. Содержание серы в каталитическом газойле может быть значительно снижено путем его гидроочистки; одновременно при этом уменьшается кон
Основы технологии каталитического крекинга
центрация непредельных углеводородов, что также способствует повышению стабильности.
В отдельных случаях легкий каталитический газойль обычно  в смеси с тяжелым каталитическим газойлем направляют на термический крекинг. Газойли каталитического крекинга отличаются  от газойлей термического крекинга меньшей термической стой-| костью, а по сравнению с прямогонными соляровыми дестиллатами более низким соотношением водорода к углероду. Соответственно различно и поведение их при термическом крекинге. Так, при термическом крекинге каталитического газойля бензина получается меньше, а котельного топлива больше, чем при термическом крекинге соляровых дестиллатов прямой перегонки.
4.	Тяжелый каталитический газойль
Тяжелый каталитический газойль является остаточным жидким продуктом каталитического крекинга. Качество тяжелого каталитического газойля зависит: а) от характера исходного сырья, коэффициента рециркуляции газойля и общей глубины превращения; б) от режима работы колонны и количества отбираемого легкого каталитического газойля.
В некоторых случаях для предупреждения коксования низа колонны тяжелый каталитический газойль получают облегченного состава за счет снижения температуры в нижней части колонны.
Необходимо иметь в виду, что тяжелый каталитический газойль загрязнен катализаторной пылью. Для уменьшения заноса ката-лизаторной пыли в колонну необходимо тщательно осматривать внутренние устройства реактора и устранять во’ время ремонта все обнаруженные дефекты, особенно в той ч‘асти реактора, в которой происходит отделение паров от катализатора. Перед приемом насоса для откачки тяжелого газойля устанавливают два попеременно работающих фильтра, иногда нижний штуцер колонны дополняется вертикальным патрубком, обращенным внутрь колонны. Образованная таким образом отстойная зона создает дополнительные трудности в удалении загрязненных катализатором остатков тяжелого газойля в период подготовки колонны к ремонту.
Ниже приводятся некоторые данные о качестве тяжелого каталитического газойля, полученного при переработке одного из видов высскокипящего сырья.
Удельный вес ............................ 0,890—0,915
Фракционный состав, %: до 300°.................................. 4—8
» 400°............................... 56—70
» 500°............................... до 95,5
Содержание серы, % вес.................... 1,35—1,8
» сульфирующихся, % объемн. . .	38—65
Условная вязкость при 50* (ВУ50).......... 1-4—1,65
Выходы продуктов при каталитическом крекинг-процессе
71
Тяжелый каталитический газойль может быть использован в качестве сырья термического крекинга или сырья для получения деэмульгаторов или компонентов, снижающих вязкость жидкого котельного топлива.
§ 2. ВЫХОДЫ ПРОДУКТОВ ПРИ КАТАЛИТИЧЕСКОМ КРЕКИНГ- ПРОЦЕССЕ
Выходы отдельных  продуктов крекинга, в том числе бензина, зависят как от общей глубины превращения сырья и его качеств, так и от условий проведения процесса. Этим объясняются часто наблюдаемые существенные различия в материальных балансах заводских установок каталитического крекинга. Несовпадение' главных условий процесса приводит к неодинаковым результатам в отношении выходов и качеств получаемых продуктов. Наоборот, при практически одинаковых условиях крекинга- данного сырья достигаются близкие или совпадающие результаты.
Ниже рассмотрены балансы крекинга разных видов сырья при переработке их без рециркуляции и с рециркуляцией каталитического газойля.
Выходы .продуктов при однократном крекинге соляровых дестиллатов прямой гонки
При однократном крекинге исходное сырье пропускается через реактор один раз. В этом случае крекируется непосредственно свежее сырье, а не смесь его с рециркулирующим каталитическим газойлем.
Допустимый выход бензина при однократном каталитическом крекинге сырья значительно выше (в среднем в 2 раза), чем при термическом.
Во избежание высоких выходов газа и кокса обычно процесс ведут так, чтобы глубина однократного каталитического крекинга сырья не превышала 56%.
Глубина превращения, или глубина крекинга сырья, вычисляется как разность -между 100% сырья и процентом полученного на установке каталитического газойля. Этот показатель можно подсчитать и иначе — путем сложения выходов продуктов крекинга. Например, если на установке из солярового дестиллата получено 6% газа, 11% бутан-бутиленовой фракции, 35% бензина и 4% кокса, то глубина крекинга сырья равна 56%.
Как показывает опыт, при чрезмерно глубоком однократном крекинге ранее полученные бензиновые фракции крекируются быстрее, чем образуются новые из сырья; вначале выход бензина растет, а затем по мере дальнейшего углубления процесса понижается.
72
Основы технологии каталитического крекинга
Влияние глубины однократного каталитического крекинга на
выходы бензина, кокса, газа и бутан-бутиленовой фракции видно
из графиков (фиг. 23), построенных по результатам переработки одного из соляровых дестиллатов прямой гонки. В данном случае
Фиг. 23. Зависимость выходов бензина, кокса, газа и бутанбутиленовой фракции от глубины однократного каталитического крекинга солярового дестиллата прямой гонки.
количество образующегося бензина достигает наибольшего значения при 73%-ной глубине крекинга сырья. При дальнейшем углублении крекинга выход бензина начинает уменьшаться. Выходы сухого газа и кокса непрерывно растут с увеличением количества превращенного сырья.
На действующих установках выходы бензина, газа и кокса зависят прежде всего от общей глубины разложения данного перерабатываемого сырья. Степень разложения сырья увеличивается с ростом температуры в реакторе, кратности циркуляции и активности катализатора. Наоборот, с повышением объемной скорости глубина крекинга понижается вследствие сокращения времени пребывания сырья в реакторе.
Изучение многочисленных практических балансов показывает, что при однократном крекинге прямогонных керосиновых и соляровых дестиллатов (парафинистых и парафино-нафтеновых) на установках с циркуляцией синтетических алюмосиликатных катализаторов, имеющих равновесную активность 28—32, крекинг-продукты образуются обычно в таких количествах, как приведено в табл. 11.
Таким образом, с увеличением глубины крекинга с 50 до 60% суммарный выход бензина и бутан-бутиленовой фракции возрастает примерно с 40 до 47%. Одновременно с этим повышается выход сухого газа и кокса на одну весовую единицу образующегося бен-
зина.
Приведенные в табл. 11 выходы следует рассматривать как средние из большого числа опубликованных балансов. В зависимости от качеств исходного сырья и условий процесса выходы кре-
Выходы продуктов при каталитическом крекинг-процессе
73
Таблица И
Выходы продуктов при однократном крекинге прямогонных керосиновых и соляровых дестиллатов или их смесей
Продукты крекинга	Выходы в % вес. при глубине крекинга сырья	
	50%	60%
Сухой газ 		5,0—6,5	7,0-8,5
Бутан-бутиленовая фракция . . . Дебутанизированный бензин с кон-	5,5—9	9—10,5
цом кипения 205°			31—32	36-38
Итого газа и легких		
продуктов 		45—46	54—55
Кокс1 	 Каталитический газойль (легкий	3,0—4,5 •	4,5—6
и тяжелый) 	 Суммарный выход бензина н бутан-	Около 50	Около 40
бутиленовой фракции 	 Отношения выходов:	»	40	»	'll
сухой газ : дебутанизирован-	-	
ный бензин 		В среднем	В среднем
коке : дебутанизированный бон-	0,18	0,22
ЗИП		В среднем	В среднем
	0,13	0,15
показателем
1 При переработке дестиллатов с низким коксуемости образуется 1,8—3% вес. кокса.
кинг-продуктов могут меняться в довольно широких пределах. В табл. 12 помещены балансы однократного каталитического крекинга ряда дестиллатов разных качеств.
Выходы продуктов зависят не только от условий проведения процесса, но и о г химического состава сырья, что, в частности, видно из данных о переработке экстрактов, богатых ароматическими углеводородами. Так, например, при крекинге одного из образцов экстракта, выделенного из тяжелого каталитического газойля, было получено 12% кокса и всего 3% бензина. Другой пример: при неглубоком каталитическом крекинге выделенного из масляного дестиллата экстракта было получено 5,5% кокса и около 28% бензина.
При одной и той же глубине однократного крекинга выходы продуктов в значительной степени зависят от температуры процесса. Это подтверждается, в частности, данными табл. 13.
Как видно из табл. 13, в результате повышения температуры крекинга с 430 до 510° выход кокса резко уменьшился, а именно
74
Основы технологии каталитического крекинга
Таблица 12
Материальные балансы однократного каталитического крекинга дестиллатов над алюмосиликатными синтетическими катализаторами 1
Качество исходного сырья	Нафтеновый керосино-соляровый дестил-лат	Пара-фино-нафте-новый дестил-лат	Сернистый соляровый дестил-лат	Сернистый парафинистый соляровый дестил-лат	Дестил-лат широкого фракционного состава
Удельный вес 		0,890	0,882	0,929	0,916	0,873
Показатель коксуемости,					
% вес		0,01	—	0,46	0,95	0,19
Сера, % вес		0,31	0,38	1,94	1,77	0,54
Фракционный состав, °C:					
начало кипения . . .	244	—	210	306	249
50% выкипает до . . .	338	397	404	446	376
90%	»	» . . .	436	476	482	554	489
Глубипа разложения сырья,					
% вес		46,9	50,0	55,2	54,1	51,4
Выходы продуктов, % вес.:					
сухой газ (С3 и легче)	3,9	5,6	7,1	8,4	4,4
бутан-бутиленовая					
фракция 		6,1	8,0	5,6	8,6	7,2
бензин с к. к. 205°	33,9	32,4	36,7	32,4	34,6
каталитический	га-					
зойль 		53,1	50,0	44,8	45,9	48,6
кокс		3,0	4,0	5,8	|	4.7	5,1
Итого . . .	100,0	100,0	j 100,0	I 100,0	;	99,9
1 В таблицу включены балансы из числа опубликованных разными авторами в технической литературе.
с 7,8 до 5,5%, т. е. на 42%, что существенно снижает нагрузку регенератора. Отсюда, однако, не следует, что во всех случаях наиболее целесообразным является высокотемпературный крекинг. Из сопоставления балансов видно, что при одной и той же глубине крекинга повышение температуры приводит не только к желательному снижению выхода кокса, но и к нежелательному сокращению выхода бензина. Кроме того, с ростом температуры усиливается образование газов.
Следует также учитывать влияние температуры крекинга на качества продуктов. С повышением температуры содержание непредельных и ароматических углеводородов в крекинг-бензинах и каталитических газойлях возрастает.
Выходы продуктов при каталитическом крекинг-процессе
75
Таблица 13
Влияние температуры крекинга на выходы продуктов при однократном каталитическом крекинге прямогонного солярового дестиллата над синтетическим алюмосиликатным катализатором
(по данным зарубежной литературы)
Продукты крекинга	Выход в % вес. при температуре		Изменения в выходах при повышении температуры
	430°	510°	
Дебутанизированный бензин с к. к. около 208°			39,1	34,4	Уменьшение на
Бутан-бутиленовая фракция ....	8,6	10,9	12% Увеличение на 270^
Сухой газ		3,9	8,6	Увеличение на
Кокс		7,8	5,5	120% Уменьшение на
			I	42о/о
Итого . .	. j 59,4	59,4	—
Каталитический газойль . . . .	.	40,6	40,6	
В с с 1’ о . .	100,0	100,0	—
Поэтому, подбирая режим, необходимо помнить, что от условий проведения процесса зависят не только выходы, но и качества продуктов. Серьезное внимание следует уделять так называемым «малым» изменениям. Например, увеличение выхода газа с 6 до 8% (т. е. всего на 2%, считая на сырье, но на 33% по отношению к газу) приводит к значительной дополнительной затрате энергии на сжатие газов в компрессорах и к повышению загрузки абсорбера приблизительно на 30%.
Выходы продуктов при рециркуляции каталитического газойля
Выше было отмечено, что при однократном крекинге керосиновых и .соляровых дестиллатов прямой гонки с глубиной разложения 60% образуется около 37% дебутанизированного автобензина и до 11% бутан-бутиленовой фракции. Более высокие выходы этих продуктов могут быть получены без усиленного газо- и коксообра-зования путем осуществления глубоких форм крекинга, проводимых с возвратом в реактор определенных количеств каталитического газойля. Проводимый в реакторах непрерывного действия процесс крекинга исходного сырья в смеси с каталитическим газойлем носит наименование крекинга с рециркуляцией.
76
Основы технологии каталитического крекинга
Каталитический газойль состоит частью из непрореагировавшего свежего сырья, а частью из продуктов реакции, выкипающих в тех же приблизительно температурных пределах, что и сырье. По сравнению с исходным сырьем каталитический газойль содержит меньше водорода и больше ароматических углеводородов и труднее крекируется.
При крекинге с рециркуляцией исходное сырье до поступления его в реактор или в змеевики печи смешивается с рециркулирующим каталитическим газойлем. К свежему сырью добавляют разные количества каталитического газойля — от 10 до 140%, чаще от 10 до 50%, считая на исходную загрузку. От количества возвращаемого в реактор рециркулирующего газойля зависят как выходы и качества продуктов крекинга, так и эксплуатационные расходы.
При переводе установки с однократного крекинга на крекинг с рециркуляцией процентный выход бензина от данного количества свежего сырья увеличивается, а валовое количество бензина уменьшается, так как часть свежего сырья замещается рециркулирующим.
Степень рециркуляции каталитического газойля принято характеризовать коэффициентом рециркуляции. Под коэффициентом рециркуляции понимают отношение веса рециркулирующего газойля к весу свежего сырья, т. е. отношение
_ Вес возвращаемого в реактор каталитического газойля в час
1	Вес свежего сырья, подаваемого в реактор в час
или отношение суммы весов свежего сырья и рециркулирующего газойля к весу свежего сырья
Вес свежего сырья и рециркулирующего газойля, поступающих __	в реактор в час
2	Вес свежего сырья, подаваемого в реактор в час
Из сопоставления этих отношений видно, что величина Кх меньше величины К2. Коэффициент К2 на единицу больше коэффициента рециркуляции Кг. Сравнивая показатели работы разных установок каталитического крекинга, следует учитывать разницу между коэффициентами рециркуляции Кг и К2.
Пример. Определить коэффициенты рециркуляции К±.и К2, если в реактор подаются 60 m/час свежего сырья и 42 m/час рециркулирующего газойля
_ 42 __ г- г,- __ 60-|-42 _„ во о,/, Л-2_ б0 1,/.
Для рециркуляции применяют легкий каталитический газойль и тяжелый, отбираемый снизу ректификационной колонны. При рециркуляции легкого газойля в процессе крекинга образуется
Выходы продуктов при каталитическом крекинг-процессе 77
меньше кокса, чем при рециркуляции тяжелого. В тех случаях, когда легкий газойль используется как компонент дизельного топлива, ограничиваются рециркуляцией тяжелого каталитического газойля.
На многих установках и особенно тех, где крекинг осуществляется в слое пылевидного катализатора, тяжелый газойль смешивается со свежим сырьем также с целью возврата в реактор мелких частиц катализатора, заносимых в ректификационную колонну потоком продуктов реакции.
При одной и той же общей глубине разложения сырья, считая в весовых процентах на свежую загрузку реактора, с увеличением коэффициента рециркуляции каталитического газойля выход газа и кокса уменьшается, а выход бензина увеличивается. Так, например, при переработке одного из образцов солярового дестиллата наблюдались следующие изменения в выходах продуктов при переходе от однократного крекинга к крекингу свежего сырья в смеси с 50 и 100% каталитического газойля (табл. 14).
Таблица 14
Влияние степени рециркуляции тяжелого каталитического газойля на выходы продуктов при постоянной глубине крекинга
Сырье — соляровый дестиллат (удельный вес 0,882; 10% выкипает до 344°; конец кипения 498°), выделенный путем перегонки из нефти пара-фино-нафтенового основания. Температура крекинга около 480°. Катализатор шариковый, алюмосиликатный с показателем активности 33 (по литературным данным).
Количество рециркулирующего % вес. на исходное сырье	газойля,	0	50	100
Коэффициент рециркуляции Ki Глубина крекинга, % вес. . . Выходы продуктов, % вес. на сырье: дебутанизированный бензин бу^ан-бутиленовая фракция	исходное	0 70 39,5 12,8	0,5 70 42,0 11,9	1,0 70 45,0 11,0
Итог	о ...	52,3	53,9	56,0
сухой газ	 кокс 			10,2 | 7,5	9,6 6,5	8,5 5,5
Итого . . .		' 70,0	70,0	70,0
каталитический газойль		30,0	30,0	30,0
78
Основы технологии каталитического крекинга
Для данной работающей установки наиболее выгодную степень рециркуляции подбирают на основе опытных данных и экономических расчетов. На действующих установках каталитического крекинга перерабатывают сырье разных качеств с неодинаковыми коэффициентами рециркуляции и обычно при не совпадающих между собой режимах. Этим объясняется наблюдаемое разнообразие в их материальных балансах. В табл. 15 помещен ряд балансов крекинга нескольких видов дестиллатов в смеси с рециркулирующим каталитическим газойлем.
Таблица 15
Выходы продуктов при глубоком каталитическом крекинге соляровых дестиллатов с рециркуляцией каталитического газойля
(по литературным данным)
Система крекинга	Термо- ; Ф°Р	Термофор	Флюид	Гудри-фдоу
Глубина крекинга сырья, % вес. .	74,7	71,0	69,6	82,6
Коэффициент рециркуляции каталитического газойля, Ki		1,25	0,51	0,32	1,01
Свойства исходного сырья: удельный вес 	 показатель коксуемости, % вес. содержание серы, % вес. . . .	0,884	0,878* 0,13 0,41	0,876	0,862
Выходы продуктов, % вес.: сухой газ	 бутан-бутиленовая фракция . . дебутанизированный автобензин кокс 	 каталитический газойль ....	9,6 10,6 47,0 7,5 25 3	9,8 11,2 44,1 59 29 Р	7,8 10,5 42,8 8>5 304	8,3 11,5 55,2 7,6 174
Итого . . .	100,0	100,0	100,0	100,0
* Пределы кипения исходного сырья 248—510° (95%).
С целью подбора для заводских установок наиболее выгодных режимов работы довольно часто проводят предварительные исследования по каталитическому крекингу сырья на опытных так называемых пилотных установках, имеющих небольшую пропускную способность.
Продукты реакции — газы и пары — представляют собой сложную смесь. Из этой смеси в ректификационной колонне самой кре-
Условия процесса каталитического крекинга
79
кинг-установки получают дестиллаты определенного фракционного состава. Жидкие газы выделяют из жирного газа и нестабильного бензина на газофракционирующей установке, обслуживающей крекинг-установку.
Важнейшей задачей обслуживающего персонала является поддержание наиболее выгодного режима работы не только в реакторной части, но и в секциях фракционирования этих установок, чтобы достаточно полно отобрать бензин и другие ценные продукты.
§ 3.	УСЛОВИЯ ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
Условия, при которых проводится процесс крекинга, оказы-; вают большое влияние на выход продуктов и их качество. Изменением условий регулируется глубина крекинга сырья. К основным факторам процесса каталитического крекинга, проводимого в реакторе с нисходящим сплошным слоем катализатора, относятся:
1)	объемная скорость;
2)	температура крекинга;
3)	кратность циркуляции катализатора;
4)	активность катализатора;
5)	давление.
Все эти факторы имеют важное практическое значение и поэтому их целесообразно здесь рассмотреть.
Объемной скоростью называют отношение объема^ сырья, подаваемого*в реактор в час, к объему катализатора в зоне / крекинга. Объемную скорость выражают в виде следующей фор-1 мулы:	।
Объем жидкого сырья в .и3 в час Объемная скорость —	-----------------------------
1	Объем катализатора в зоне крекинга
<	В
или в буквенных обозначениях v = =- .
Чтобы получить правильное значение объемной скорости, необходимо в формулу подставлять вместо величины В часовой объем в куб! ческих метрах жидкого сырья при 20°, вместо величины VP объем ч кубических метрах катализатора, находящегося в зоне крекинга, а не величину, характеризующую весь его объем в реакторе.
Рассмотрим числовой пример. В реактор поступает 48,4 т!час сырья, имеющего плотность в жидком состоянии 0,880 при 20°. Поперечное сечение реактора равно 5 л<2, а высота слоя катализатора в зоне крекинга 5,5 м. Найти объемную скорость.
Разделив весовое количество сырья на его плотность, получаем объем жидкого сырья в час 48,4 : 0,880 = 55 л«3/чнс.
Умножая площадь поперечного сечения реактора на высоту слоя катализатора, определяем объем катализатора, находящегося в зоне крекинга реактора 5,5 X 5 = 27,5 м3.
30
Основы технологии каталитического крекинга
Путем деления объема сырья на объем катализатора получаем объемную скорость 55 : 27,5 = 2.
При данном диаметре реактора и определенной высоте слоя катализатора объем зоны крекинга является величиной постоянной. В атом случае объемную скорость можно менять только за счет количества пропускаемого через реактор в течение часа сырья. Объемная скорость тем больше, чем больше проходит сырья через реактор в течение часа. С ростом объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе. Наоборот, с понижением объемной скорости увеличивается время контакта углеводородных паров <гкатализатором й углубляется их крекйнТ.^Следует учитц-"ТТать, что время контакта, а следовательно, и глубина крекинга зависят не только от объемной скорости, но также от давления в реакторе и от количества водяного пара, вводимого в реактор -с сырьемз/С ростом давления уменьшаются объем смеси и скорость ее движения, увеличиваются время пребывания сырья в реакторе и глубина его крекинга.
Глубина крекинга углеводородных паров возрастает с понижением объемной скорости. Однако вместе с этим уменьшается и количество пропускаемого через данный реактор сырья. В заводской / практике эксплуатацию реакторов ведут с разными объемными скоростями — от 0,6 до 2,5. При пониженных и умеренных объемных скоростях (0,6—1,5) перерабатывают сырье легкого фракционного состава, так как легкие дестиллаты обычно крекируются труднее. Тяжелые дестиллаты перерабатывают при более высоких объемных скоростях — от 1,5 до 2,5. Крекинг тяжелых дестиллатов с низкими объемными скоростями и длительным пребыванием сырья в реакторе приводит к высокому выходу кокса. При подборе объемной скорости учитывают не только фракционный и химический составы сырья, но и степень активности катализатора, а также другие показатели (температуру, давление), влияющие на глубину । крекинга, выход и качество продуктов.
Сырье разного химического состава крекируется с неодинаковой скоростью. Чем выше содержание в сырье ароматических углеводородов, особенно многоядерных, тем с меньшей скоростью крекируется сырье, тем ниже выход бензина и больше выхс кокса. Так, например,' при крекинге с одной и той же объел ной ско-I ростью при 450° С сырья различного химического состава на лабо-! раторной установке выходы продуктов составили (в % вес.):1
Содержание ароматических	углеводородов	.	7,5	22,2
Выход бензина ..........................  42,3	31,5
» кокса ............................... 3,0	3,1
» газа, включая бутановую	'	фракцию	8,5	11,3
Глубина превращения ..................... 53,8	45,9
35,5
25,9
5,0
7,5
38,4
1 По данным Е. М. Хейфеца.
Условия процесса каталитического крекинга
81
Температура крекинга
В реакторах заводских установок сырье крекируют при разных/ температурах — в пределах от 450 до 500°. Средняя температура! в крекинг-зоне реактора зависит главным образом от того, в каких/ количествах и при какой температуре поступают в него сырье и катализатор. Температурный режим реактора зависит также от степени предварительного испарения сырья и глубины его превращения, поскольку процесс крекинга протекает с поглощением тепла. В реакторы потоки входят при следующих температурах (°C):
пары сырья .................................. 430—480
иеиспаренная часть дестиллатного сырья, или
жидкая загрузка реактора................. 330—420
регенерированный катализатор............... 490—590
На промышленных установках температурный режим поддерживают в соответствии с технологическими картами, разработанными с учетом свойств перерабатываемого сырья, требуемых качеств продуктов крекинга, характеристик аппаратов и т. д.
Температуру крекинг-процесса регулируют в основном путем ' изменения степени охлаждения катализатора перед подачей его ’ в реактор.
С понижением температуры поступающего в реактор катализатора уменьшается средняя температура в зоне крекинга и наоборот. Не рекомендуется регулировать температуру крекинг-процесса путем чрезмерного перегрева сырья, так как это приводит к образованию больших количеств газа и бензина термического крекинга, а также к преждевременному износу змеевиков печи и коксоотло-жению в трубопроводах, соединяющих печь с реактором.
У Среднюю температуру в зоне крекинга поддерживают, как пра- ’ вило, не выше 500°, поскольку и при более низких температурах — > в интервале 455—485° — процесс образования бензина протекает ; достаточно быстро, а нежелательный процесс расщепления полу-  ченных молекул углеводородов бензинового дестиллата медленно, i С увеличением температуры процесса каталитического крекинга . соляровых дестиллатов до 500° и выше значительно усиливается газообразование и ухудшается качество легкого каталитического газойля — компонента дизельного топлива.
При прочих одинаковых условиях с ростом температуры крекинга увеличивается глубина разложения сырья и в небольшой степени повышается октановое число бензина. Однако следует иметь в виду, что углубить крекинг сырья можно не только за счет поднятия температуры, но и другими путями, например повышая активность равновесного катализатора, снижая объемную скорость или увеличивая кратность циркуляции катализатора. Желательная глубина крекинга сырья может быть достигнута разными сочетаниями факторов процесса:
6 Заказ 215.
82
Основы технологии каталитического крекинга
Практика эксплуатации современных установок с циркуляцией катализатора и изучение процесса каталитического крекинга соляровых дестиллатов в лабораториях показали, что выходы и качества продуктов крекинга, полученных из данного сырья, зависят как от глубины крекинга, так и от температуры процесса.
Влияние повышения температуры крекинга на выход сухого газа и кокса видно, например, из данных табл. 16, полученных при переработке двух видов сырья на опытных установках.
Таблица 16
Влияние температуры крекинга на выход кокса и газа (по литературным данным)
Виды крекинга	Глубина превраг щения сырья, %	Температура крекинга, °C	Выход сухого газа, % вес.	Увеличение выхода газа	Выход кокса, j % вес.	Снижение выхода кокса
В сплошном слое движущегося катализатора	•г-"	454 482	5,4 7,0	В 1,3 раза	4,0 ' 3,1	На 23%
В «кипящем» слое катализатора	62,5 62,4	427 482	3,9 6,6	Б 1,7 .раза	9,0 6,4	На 30%
С ростом температуры, но при одной и той же глубине разложения сырья, выход сухого газа в первом случае повысился в 1,3 раза (при повышении температуры на 28°), а во втором в 1,7 раза (при повышении температуры на 55°). В то же время выход кокса сни-дился против первоначального соответственно на 23 и на 30%. Хотя эти показатели и не могут быть распространены на все видц__, сырья и разнообразные осуществляемые на практике режимы про- [ цесса, однако они подтверждают тот факт, что при одной ) той же глубине крекинга выход газа возрастает, I A-Выход кокса снижается с повышением температуры процесса. Д Кроме того, с ростом температуры слегка уменьшается выход бензина, а его состав изменяется: увеличивается содержание в нем олефиновых и ароматических углеводородов и соответственно уменьшается содержание углеводородов парафинового и нафтенового рядов.
Производительность регенератора, компрессоров и газофракционирующей установки часто ограничивает пропускную способность по сырью установки каталитического крекинга. В связи с этим, а также для снижения выхода побочных продуктов процесс кре
Условия процесса каталитического крекинга
83
кинга следует вести так, чтобы при заданной глубине разложения сырья получать побольше целевых продуктов требуемых качеств и поменьше кокса и сухого газа.
Как отмечено выше, повышая температуру в реакторе, но сохраняя путем изменения других условий процесса глубину крекинга сырья на требуемом уровне, увеличивают выход газа и несколько уменьшают выход кокса. Следовательно, при данных глубине крекинга и производительности по сырью крекинг-установки с подъемом температуры в реакторе понижается нагрузка регенератора по количеству сжигаемого кокса и увеличивается загрузка; компрессоров, абсорбера и аппаратов газофракционирующей установки. Это также должно учитываться оператором при эксплуатации крекинг-установки.
Наиболее выгодный температурный режим процесса зависит от многих факторов, которые должны быть учтены при разработке технологической карты для эксплуатации данной конкретной установки.
Кратность циркуляции катализатора
Под кратностью циркуляции понимают отношение количества \ катализатора, поступающего в течение часа в реактор, к часовому i количеству вводимого в него сырья. Поскольку количества катали--затора и сырья могут быть выражены и в объемных и в весовых единицах, следует отличать объемную: кратность циркуляции от весовой.
Дальше будет рассмотрена только весовая кратность циркуляции катализатора, обозначенная буквой N.
у___ Вес поступающего в реактор катализатора, т[чдс
Вес вводимого в реактор сырья, >п]ча.с
Величина N показывает, сколько весовых единиц катализатора проходит через реактор на одну весовую единицу сырья. Если при работе реактора через него проходит 240 т/час катализатора и 80 т/час сырья, то в этом случае кратность циркуляции равна трем: 240 : 80 = 3.
Следует различать кратность циркуляции, отнесенную к све- г жему сырью и отнесенную ко всей загрузке реактора (свежее сырье i плюс рециркулирующий каталитический газойль). Для установок, через реактор которых поток катализатора проходит сплошным \ слоем, характерны величины N от 2 до 6,0, отнесенные к свежей) загрузке реактора.
Глубину крекинга сырья и содержание кокса в уходящем: из~ реактора катализаторе можно регулировать не только Путем изменения объемной скорости и температуры реакции, но и путем изменения кратности циркуляции катализатора. При данной загрузке
6*
84
Основы технологии каталитического крекинга
I реактора сырьем определенного состава с ростом кратности цирку-, ляции катализатора глубина разложения сырья увеличивается, / а содержание кокса в покидающем реактор катализаторе уменьшается, хотя при этом общий выход кокса (по весу, а также в процентах на сырье) и возрастает. Объясняется это тем, что в данном случае кокс распределяется на большей массе катализатора.
Очевидно, что при данной пропускной способности реактора по сырью с ростом кратности циркуляции катализатора время пребывания его как в реакторе, так и в регенераторе уменьшается, а расход транспортирующего катализатор агента увеличивается. Одновременно увеличиваются расход энергии в системе пневмотранспорта и степень истирания катализатора. Это необходимо иметь в виду, переводя работу установки на новый режим.
Переходя к переработке сырья тяжелого фракционного состава I вместо легкого, обычно увеличивают скорость циркуляции катализатора, так как крекинг тяжелого сырья, полностью не испаряющегося в змеевиках печи, сопровождается повышенным коксообра-; зованием.
—' Наиболее выгодная кратность циркуляции зависит от конкретных условий работы установки и мощности ее пневмотранспортных । устройств. При повышенной кратности циркуляции катализатора ' перерабатывают те виды сырья, которые трудно крекируются или ; дают много кокса.
Через реактор промышленной установки пропускают большие количества катализатора: 40—70 m/час на установках малой пропускной способности и до 600 т'час на крупных установках. В зоне крекинга находится от 20 до 150 т катализатора в зависимости от мощности установки. Отсюда следует, что при эксплуатации установки катализатор сменяется в зоне крекинга несколько раз в течение каждого часа.
В реактор с прямоточным движением сырья и катализатора на 1 т сырья подается от 2 до 6 т катализатора. На установках с «кипящим» слоем частиц катализатора кратность циркуляции катализатора более высокая — от 8 до 14.
Активность катализатора
Чем выше активность катализатора, тем с большей объемной скоростью можно вести процесс для достижения нужной глубины превращения сырья.
Первоначально, перед самым первым рабочим пробегом, установка загружается свежим катализатором, имеющим активность 35—38 единиц. 1Под влиянием частой регенерации катализатора, контактирования^его с перегретым водяным паром, загрязнения продуктами коррозии трубопроводов и аппаратов и отравления примесями (соединения никеля, ванадия, железа и др.), содержа
Условия процесса каталитического крекинга
85
щимися в сырье, активность катализатора постепенно снижается. Соли других металлов также портят катализатор, снижают его активность.
Даже при кратковременном перегреве катализатора снижается его активность и сокращается срок службы. Активность свежего-катализатора, первоначально загруженного в апаратуру крекинг-установки, в первый период эксплуатации снижается довольно быстро. Затем скорость старения катализатора замедляется.
Как уже было сказано (см. главу вторую, § 3), среднюю активность катализатора, циркулирующего между реактором и регенератором н состоящего из гранул разной степени отработки, называют равновесной активностью. Именно в присутствии такого катализатора и проводится на промышленной установке процесс крекинга нефтяных дестиллатов. Равновесная активность поддерживается обычно на уровне 28—32 единиц путем периодической добавки (как правило, раз в сутки) от 0,15 до 0,3 т свежего катализатора на 100 т пропускаемого через реактор сырья. Свежий катализатор вводят в систему не только для того, чтобы компенсировать падение активности циркулирующей массы катализатора, по и для восполнения потерь его. Часть гранул катализатора дробится, истирается и уносится потоками газов и паров.
В некоторых случаях приходится выводить небольшое количество катализатора из системы, заменяя его свежим катализатором, с целью поддержания равновесной активности на требуемом уровне.
Резкие колебания равновесной активности катализатора приводят к недобору желательных продуктов и к необходимости частого изменения режима работы установки. Во избежание этого следует регулярно контролировать качество циркулирующего на установке катализатора и своевременно пополнять систему свежим катализатором. Кроме того, установку необходимо эксплуатировать так, чтобы потери катализатора были возможно меньшими. Катализатор дорог, и с повышением его расхода увеличивается себестоимость продуктов крекинга.
Чем выше равновесная активность катализатора, тем более глубоким изменениям подвергается сырье при сохранении постоянными остальных условий процесса. Если при этом крекинг сырья протекает слишком глубоко, то понижают температуру в зоне крекинга, увеличивают количество пропускаемого через реактор сырья или принимают другие меры, приводящие к желательным результатам.
Замечено, что с падением активности катализатора за счет загрязнения и.порчи его соединениями, содержащими металлы (например, железо), понижается выход бензина и повышается выход газа. Одновременно состав газа изменяется в худшую сторону: в газе возрастает содержание метана и водорода. В результате этого
86
Основы технологии каталитического крекинга
повышаются скорости газо-паровых углеводородных потоков в трубопроводах и аппаратах, перегружаются компрессоры и абсорбер, снижается извлечение из газов пропановой и бутановой фракций.	.	,	. ,
Режим давлений	г, ,	-
На современных установках каталитический крекинг сырья проводится при умеренных давлениях.
В реакторах с опускающимся слоем относительно крупных (3—4 мм в поперечнике) частиц катализатора давление обычно не превышает 0,65 ат по манометру (480 мм рт. ст.). С ростом давления в рабочей зоне такого реактора поступление в него катализатора из бункера замедляется, испарение сырья затрудняется, а время пребывания его в реакторе увеличивается.
Поток продуктов реакции — газов и паров — на всем своем пути преодолевает сопротивления. Движение этого потока направлено от большего давления (вверху реактора) к меньшему (в газоотделителе или приемнике орошения ректификационной колонны).
Сопротивление прежде всего создается слоем катализатора в реакторе. Это сопротивление тем больше, чем выше скорость и плотность газо-парового потока, толще слой катализатора и мельче его частицы. Кроме того, сопротивления возникают при резких поворотах потока, при проходе газов и паров через разделительное устройство реактора и тарелки ректификационной колонны, а также от трения потока о стенки трубопроводов.
Ниже приведен режим давлений на участке реактор—приемник орошения на одной из установок каталитического крекинга.
Место замера давления
Избыточное давление, мм рт. ст.
I
Вверху реактора в сечении ввода сырья ..........................I	468
В сечении вывода газов и паров  из реактора в ректификационную | колонну.........................i	338
Внизу ректификационной колонны 328
В приемнике орошения ................. 3
Из этих данных видно, что перепад давления в рабочей зоне реактора и разделительном его устройстве составляет в рассматриваемом случае 468—338 = 130 мм рт. ст., а разность между давлением в верху реактора н давлением в приемнике орошения 468 — 3 — 465 мм рт. ст. (около 0,64 ат).
Регенерация катализатора
87
К причинам, которые приводят к повышенному давлению в реакторе и внизу ректификационной колонны, относятся следующие:
а)	резкое увеличение выхода крекинг-газ а;
б)	недостаточная подача воды в конденсаторы и значительное загрязнение солями их труб;
в)	неполный отвод газов из приемника орошения или газоотде-лителя;
г)	занос катализаторной пыли в колонну, закоксовывание и закупорка части прорезей колпачков тарелок ректификационной колонны, значительное накопление продуктов коррозии на тарелках;
д)	ввод чрезмерно большого количества водяного пара в систему — в реактор и отпарные колонны;
е)	высокий уровень жидкости внизу ректификационной колонны;
ж)	значительное «перекрытие» элементов секции каскадных тарелок внизу колонны, ведущее иногда к зависанию жидкости и неустойчивому стоку ее.
Давление газов в регенераторе на многих установках близко к атмосферному давлению.
В правильно спроектированных регенераторах слои катализатора оказывают небольшое сопротивление газовому потоку. Напор, создаваемый воздуходувками, используется как для преодоления сопротивлений слоев катализатора в регенераторе, так и сопротивлений подводящих воздухопроводов, задвижек и воздухораспределительных и газосборных устройств. Скорости газов должны быть такими, чтобы из регенератора не уносились частицы катализатора.
Под высоким давлением обычно работают охлаждающие змеевики регенератора. Внутреннее рабочее давление паро-водяной смеси в этих змеевиках может быть разным — от 18 до 40 ат, в зависимости от предусмотренного в проекте.
Под высоким внутренним давлением работают барабан охлаждающей системы регенератора, змеевики печи, теплообменники, сырьевой насос и некоторое другое оборудование, а также многие трубопроводы, клапаны и т. д.
С целью безопасной и нормальной эксплуатации установки обслуживающий персонал должен строго следить за режимом работы установки, в частности за режимом давлений.
Типичные рабочие давления в реакторах и регенераторах установок с циркуляцией пылевидного или микросферического катализатора указаны в главе пятой.
§ 4. РЕГЕНЕРАЦИЯ КАТАЛИЗАТОРА
Образующийся при каталитическом крекинге кокс является нежелательным побочным продуктом. Отлагаясь в многочисленных порах и на развитой поверхности катализатора, кокс преграждает
«8
Основы технологии каталитического крекинга
путь молекулам сырья к активным участкам поверхности катализатора.
Кокс удаляют путем сжигания его кислородом воздуха в регенераторе непрерывного действия с зонами сжигания и зонами охлаждения. Кокс состоит в основном из углерода (89—92%) и водорода (8—10%). Образующийся при переработке сернистых дестиллатов кокс содержит также некоторое количество серы. При сжигании кокса углерод окисляется в углекислый газ и окись углерода, водород в пары воды, а сера в двуокись серы.
Вес образующегося кокса зависит от мощности установки, глубины крекинга сырья и качества сырья. При каталитическом крекинге выход кокса составляет 3—896 от веса исходного сырья реактора. Отсюда следует, что в производственной практике приходится встречаться с регенераторами разной производительности — от 20 до 140 т сжигаемого кокса в сутки. Поступающий в регенератор катализатор содержит обычно от 1,2 до 2,0% вес. кокса, а выходящий из него от 0,1 до 0,2% вес. На установках с циркулирующим пылевидным катализатором регенерированный катализатор обычно содержит 0,5—0,6% вес. кокса.
Степень удаления кокса с катализатора зависит главным образом от режима работы регенератора и качеств катализатора. Чем доступнее поверхность пор твердого катализатора для молекул кислорода воздуха, тем быстрее выжигается кокс. Чем крупнее поры катализатора, тем полнее выжигается кокс из глубинных частей гранул катализатора. Вместе с тем, при укрупнении пор за счет сокращения числа пор умеренного сечения уменьшается внутренняя рабочая поверхность гранул катализатора. Накопление в порах кокса вследствие недостаточного удаления его при регенерации приводит к неполному использованию катализатора при крекинге сырья в реакторе.
Регенерация катализатора должна проводиться в строго контролируемых условиях во избежание порчи и падения активности катализатора и неравномерной регенерации отдельных его порций. Обычно кокс выжигают при 580—680°. С понижением температуры выжиг кокса замедляется, и при слишком низких температурах требуемая степень регенерации может быть не достигнута. Наоборот, с повышением температуры выжиг кокса ускоряется. Однако не следует допускать перегрева катализатора, так как при этом он спекается и теряет свою активность. Кроме того, при слишком высоких температурах внутренние устройства регенератора деформируются и выходят из строя. Из сказанного следует, что операторы должны строго контролировать температурный режим регенератора, чтобы, с одной стороны, не перегревать катализатора, а с другой — не допускать вывода из регенератора недостаточно освобожденного от кокса катализатора.
Скорость сгорания кокса растет также с увеличением давления
Регенерация катализатора
89
в регенераторе. Регулировать скорость выжига кокса путем изменения давления обычно не представляется возможным, так как воздуходувки и регенераторы заводских установок проектируются, как правило, на определенное эксплуатационное давление.
Регенератор представляет собой вертикальную колонну квадратного или круглого сечения. Корпус его изготовляется из углеродистой стали. Изнутри регенератор изолирован. Давление газов внутри регенератора немного выше атмосферного давления. Размеры регенератора зависят от мощности установки, конструкции > его внутренних устройств, количества подлежащего сжиганию кокса и кратности циркуляции катализатора. Примерные размеры регенераторов на установках со сплошным слоем перемещающегося катализатора следующие: диаметр от 3 до 7 м, высота от 15 до 30 м.
Воздух подается в регенератор воздуходувкойг. Избыточное давление воздуха перед поступлением его в регенератор обычно не превышает 150 мм рт. ст. Перед вводом в регенератор воздух нагревается в топке под небольшим избыточным давлением1 2. В регенераторе имеются внутренние устройства как для равномерного распределения нагретого воздуха в потоке движущегося катализатора, так и для отвода из него продуктов сгорания. Кроме того, в регенераторе имеются охлаждающие змеевики. Внутренние устройства одного из регенераторов показаны на фиг. 24 и описаны в главе четвертой.
При сгорании 1 кг кокса выделяется около 8000 больших калорий тепла. Поскольку в регенераторе сжигается несколько тысяч килограммов кокса в час, то тепловыделение в них достигает крупных величин — от 10 до 50 млн. больших калорий тепла в течение часа в зависимости от мощности установки и ее регенератора.
Чтобы избежать перегрева катализатора и внутренних устройств регенератора, процесс регенерации осуществляют с отводом части тепла. Установленные в регенераторе змеевики охлаждаются изнутри вначале потоком воды, а затем смесью ее с водяным паром. При прохождении змеевиков часть воды превращается в водяной пар давлением 18—40 ат в зависимости от предусмотренного проектом. Паро-жидкая смесь из змеевиков поступает в барабан котла-утилизатора.
1 Состав атмосферного сухого воздуха, принимаемый в технических расчетах:
По объему, % кислорода . .21,0 азота . . . .79,0
По весу, %
23,2
76,8
2 Описание устройства одного из типов воздухоподогревателей (топка под давлением) см. на стр. 103.
Фиг. 24. Схема реакторной части установки каталитического крекинга с шариковым катализатором.
Т — трубчатая печь; 2 — реактор; 3 — регенератор; 4 — бункер реактора; 5 — бункер регенератора; S — топки под давлением для нагрева воздуха; 7 — дозеры; 8 — бункеры-сепараторы; 9 — распределительная камера; 10 — ввод инертного газа; 11 — выравнивающее устройство для потока катализатора; 12 — охлаждающий змеевик; 13 — устройства для распределения воздуха; 14 — устройства для сбора газов регенерации; 15 — дымоход регенератора; 1в—выход инертного газа; 17 — запасный бункер для катализатора.
Регенерация катализатора
91
Условия работы этих змеевиков жестки: температура газов снаружи их достигает 700°, давление паро-водяной смеси внутри трубок высокое. Бесперебойная и равномерная подача воды в охлаждающие змеевики является одним из основных условий надежной работы регенератора. Резкие колебания температуры паро-жидкой
смеси на выходе из змеевика, пульсация потока, гидравлические удары и образование паровых пробок нарушают прочность охлаждающего змеевика, вызывают течи и разрывы трубок.
На фиг. 25 изображена одна из схем 1 питания водой и разделения смеси, выходящей из охлаждающих змеевиков, на пар и воду. Здесь подача воды регулируется с входной стороны змеевиков. Паро-водяные смеси поступают в вертикальную трубу — паросборник по горизонтальным коротким трубопроводам. На выходе из каждой секции регенератора установлены термопары, соединенные с регистрирующим потенциометром, что позволяет контролировать температуру паро-водяных смесей.
Катализатор движется в регенераторе сверху вниз,
Фиг. 25. Схема питания охлаждающих змеевиков регенератора водой и вывода водяного пара.
1 — регенератор; 2 — паросборник- 3 — барабан; г — вентили для продувки. ^Римскими цифрами пронумерованы секции регенератора).
проходя попеременно зоны
сжигания и зоны охлаждения. В зонах сжигания расположены опрокинутые желоба для распределения воздуха и желоба для сбора продуктов сгорания, а в зонах охлаждения — охлаждающие змеевики, собранные из труб диаметром 5—6 см. Расстояния между двумя соседними желобами должны быть достаточными для свободного продвижения между ними катализатора.
В зонах сжигания температура катализатора повышается, а в зонах охлажденпя понижается. Кривая изменения температуры катализатора в регенераторе имеет зигзагообразный вид, так как
за нагревом катализатора следует его охлаждение, затем снова
Описана М. Черек, см. список литературы в конце книги.
92
Основы технологии каталитического крекинга
нагрев и т. д. В регенераторе имеется несколько зон сжигания и несколько зон охлаждения.
В верху регенератора охлаждающих змеевиков не ставят (см. верхние три секции на фиг. 25). Поступающий в регенератор катализатор имеет относительно низкую температуру, поэтому здесь нет необходимости его охлаждать. В верху регенератора начинается процесс сжигания кокса.
Внизу регенератора катализатор проходит между трубами змеевиков и охлаждается. Здесь температура его доводится до той, которая является приемлемой для эксплуатации пневмоподъемника и целесообразной для работы реактора. Для равномерного опускания катализатора регенератор снабжен выравнивателем потока.
Для проектируемых регенераторов время пребывания в них катализатора устанавливается расчетным путем. В действующих регенераторах продолжительность пребывания катализатора зависит от интенсивности его циркуляции между реактором и регенератором: чем она выше, тем с большей скоростью данная порция катализатора проходит через оба эти аппарата и тем менее продолжительное время она в них находится. С увеличением количества кокса на катализаторе и понижением температуры процесса регенерации требуется больше времени для выжига.
Продукты сгорания кокса вместе с увлекаемой ими пылью и мелкими частицами катализатора поступают из регенератора в циклонные сепараторы. Из последних газы выходят через дымовую трубу в атмосферу. Катализаторпая мелочь выводится снизу циклонов в сборник.
Высокие скорости газов в слое катализатора и в сборных желобах могут привести к нежелательному уносу катализатора из регенератора. Вынос катализатора газами регенерации усиливается не только при чрезмерно форсированной подаче воздуха в регенератор, но также и с уменьшением размера частиц катализатора, при наличии, например, в загрузке свежего катализатора большого количества мелких гранул.
На сжигание 1 кг кокса расходуется 13—18 кг воздуха. Расход воздуха в значительной степени зависит от полноты сжигания углерода кокса. При регенерации не весь углерод кокса окисляется до углекислого газа (СО2), часть его сгорает только до окиси углерода (СО). В то же время выходящие из регенератора газы содержат небольшое количество кислорода. Расход воздуха тем выше, чем большее количество углерода кокса окисляется до углекислого газа. В последнее время на некоторых установках за регенератором стали устанавливать паровые котлы с целью дожигания окиси углерода и более полного использования тепла горячих газов регенерации для дополнительного производства водяного пара.
На установках с высокой кратностью циркуляции катализатора применяют регенераторы с небольшим числом зон сжигания
Регенерация катализатора
93
и охлаждения, так как в этом случае значительная часть тепла, выделяющегося при сжигании кокса, расходуется на нагрев катализатора. При подаче в реактор на 1 т сырья от 4 до 6 т катализатора вместо 2—2,5 т имеется возможность упростить конструкцию регенератора, уменьшить поверхность охлаждения змеевиков и снизить расход тепла на предварительный нагрев сырья за счет
вход катализатора
на регенерацию
Фиг. 26. Схема регенератора с двумя зонами сжигания и одной зоной охлаждения установки гудрифлоу.
1— котел-утиливатор; 2 — насос для подачи воды в охлаждающие змеевики регенератора; з — желоба для распределения воздуха; 4 — устройства для равномерного вывода катализатора со всего поперечного сечения регенератора; 5 — зона охлаждения.
внесения в реактор катализатором большего количества тепла. При высокой кратности циркуляции в реактор вносится катализатором такое количество тепла, которое может обеспечить не только нагрев паров сырья, но и испарение жидкой его части.
На фиг. 26 изображена схема регенератора с двумя зонами сжигания и одной зоной охлаждения. Регенератор, расположенный непосредственно под реактором, разделяется центральным ложным днищем на две части — верхнюю и нижнюю. Воздух, подводимый к обеим частям регенератора, движется навстречу опускающемуся потоку катализатора. Продукты сгорания собираются над слоем катализатора в верху каждой зоны сжигания и отводятся из реге
94
Основы технологии каталитического крекинга
нератора. Охлаждаемые водой змеевики расположены над ложным днищем — между зонами сжигания.
Равномерное удаление отложений кокса со всех гранул катализатора, охлаждение их до одинаковой температуры и восстановление активности катализатора до заданной величины являются признаками хорошей работы регенератора.
Важно помнить, что даже кратковременные задержки в перемещении потока частиц катализатора в действующем регенераторе крайне нежелательны, так как они приводят к перегреву, порче и перерасходу катализатора и в конечном счете к удорожанию продукции.
Выше была описана работа регенератора с нисходящим потоком гранул катализатора. В главе пятой рассмотрены условия работы и конструкция регенератора установки с «кипящим» слоем пылевидного катализатора.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
УСТАНОВКА КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ШАРИКОВОГО КАТАЛИЗАТОРА
§ 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ
Установка с циркуляцией шарикового катализатора для каталитического крекинга солярового дестиллата (фиг. 27) состоит из: двух основных частей — нагревательно-фракционирующей и реакторной.
Назначение нагревательно-фракционирующей части: нагрев, испарение й смешение исходного сырья с рециркулирующим каталитическим газойлем, снабжение реактора сырьем, фракционирование продуктов крекинга, охлаждение жидких продуктов крекинга, конденсация бензина и отделение жирного газа от нестабильного бензина. Главное назначение реакторной части: непрерывная подача катализатора в реактор, проведение реакции каталитического' крекинга, пневмотранспорт и регенерация закоксованного катализатора.
На установке выполняются и другие операции, как, например, подогрев воздуха, продувка отработанного катализатора водяным паром, вывод мелочи из циркулирующей массы катализатора.
Схема нефтяных потоков нагревательно-фракционирующей части
Сырье насосом 1 (фиг. 27) подается через теплообменники 2, обогреваемые легким и тяжелым каталитическими газойлями, в змеевики трубчатой печи 3, где оно нагревается до требуемой температуры и в паровой фазе направляется в реактор 4.
Пары и газы из реактора поступают в ректификационную колонну 12. Сверху колонны отводятся бензиновые и водяные пары и газ, которые, проходя конденсатор-холодильник 14, охлаждаются, при этом значительная чдсть бензиновых и водяных паров конденсируется. Затем бензин и конденсат водяного пара отделяются в газоотделителе 15 от жирного газа, который дальше поступает к компрессорам газофракционирующей установки.
Часть отстоявшегося от воды нестабильного бензина подается насосом 16 на орошение ректификационной колонны, а остальной^
96
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
бензин направляется на стабилизацию. Перед стабилизацией его промывают водой и раствором щелочи.
Легкий каталитический газойль, откачиваемый через теплообменник насосом 17 из отпарной колонны 73, охлаждается в погружном холодильнике 19 и поступает в резервуар.
Фиг. 27. Технологическая схема установки каталитического крекинга с шариковым катализатором.
1— сырьевой насос; 2 — теплообменники; з — трубчатая печь; 4 — реактор; & — регенератор; 6 — бункер реактора; 7 — катализаторопровод; 8 — бункер регенератора; 9 — пневмоподъемники катализатора; 10 — дозеры; 11 — бункеры пневмоподъемников; 12 — ректификационная колонна; 13 — отпарная колонна; 14 — конденсатор-холодильник; 15 — газоотделитель; 16 — насосы для подачи бензина; 17 — насос для откачки легкого газойля; 18±— насос для откачки тяжелого газойля; 19 — холодильники; 20 — турбовоздуходувки; 21 — топки под давлением для нагрева воздуха; 22 — дымоход регенератора; 23 — паровой барабан; 24 — насосы для подачи воды; 25 — циклонный сепаратор; 26 — отвеиватель; 27 — бункер для катализаторной пыли; 28 — запасный бункер для катализатора; 29 — насос для питания барабана холодной водой; 30 — насос для промежуточного циркулирующего газойля; 31 — турбовоздуходувка для подачи воздуха в регенератор; ~32 — патрубок для вывода катализаторной мелочи.
С одной из тарелок колонны отводится промежуточный рециркулирующий газойль, который насосом 30 добавляется к исходному сырью установки и возвращается через змеевик печи в реактор.
Тяжелый каталитический газойль забирается насосом 18 снизу ректификационной колонны 12 и прокачивается через теплообменники: часть его возвращается в ректификационную колонну для внутреннего орошения, а избыточная часть тяжелого каталитического газойля через погружной холодильник 19 поступает в резервуар.
Технологическая схема установки
97
Схема движения катализатора
Циркулирующий катализатор последовательно проходит бункер 6 реактора, реактор 4, загрузочное устройство (дозер) 10 пневмоподъемника, ствол пневмоподъемника для отработанного (закоксованного) катализатора, бункер-сепаратор 11 пневмоподъемника, бункер 8 регенератора, регенератор 5, загрузочное устройство (дозер) 10 пневмоподъемника для регенерированного катализатора, ствол пневмоподъемника, второй бункер-сепаратор 11 пневмоподъемника и снова поступает в бункер 6 реактора. Один из двух бункеров 11 обслуживает реактор, а другой регенератор.
Схема движения воздуха
Воздух к пневмоподъемникам, нагнетаемый турбовоздуходувками 20, нагревается в топках 21 под давлением1, смешивается с продуктами сгорания топлива и направляется в загрузочные устройства (дозеры) пневмоподъемников. Воздух от катализатора отделяется в бункерах 11, сообщающихся с атмосферой.
Воздух для выжига кокса подается в регенератор турбовоздуходувкой 20, проходит топку 21 под давлением и затем распределяется по зонам регенератора 5.
Продукты сгорания кокса отводятся через общий дымоход 22 регенератора и дымовую трубу в атмосферу.
Часть циркулирующего в системе катализатора направляется в отвеиватель 26. Освобожденный от крошки и пыли катализатор возвращается в систему циркуляции катализатора, а мелочь улавливается циклонным сепаратором 25 и собирается в бункере 27.
Схе ма водяного охлаждения регенератора
Горячая вода подается насосом 24 из парового барабана 23 в охлаждающие змеевики регенератора.
Паро-водяная смесь по выходе из змеевиков поступает в паровой барабан. Отсюда водяной пар направляется в заводскую сеть, а вода забирается на циркуляцию и снова возвращается в охлаждающие змеевики.
Питание барабана умягченной водой осуществляется насосом 29. Эта вода предварительно деаэрируется — из нее удаляется воздух.
1 На некоторых установках топки под давлением называются газогенераторными печами.
7 Заказ 215.
98
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
§ 2. АППАРАТУРА УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ШАРИКОВОГО КАТАЛИЗАТОРА
Аппаратура реакторной части
Реактор. Реактор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат высотой от 15 до 20 м и диаметром от 3 до 5 м в зависимости от мощности установки. Реактор устанавливается на железобетонном фундаменте.
На некоторых установках реактор располагается над регенератором, в этом случае оба эти аппарата конструктивно оформляются
Росшая зона
с
8
в виде одной высокой цилиндрической колонны (см. схему циркуляции катализатора на фиг. 20).
Н азначение реактора,— ароидно и не процесса крекинга нефтяного сырья.
В 'рб'атггоре-—имеются Семь 'зон, в каждой из которых проводится определенная операция (фиг. 28).
В первой, или верхней, зоне имеется устройство для распределения поступающего сюда регенерированного катализатора по поперечному сечению аппарата. Катализатор движется по конусной поверхности 1, а затем по пере-точным трубам 2 опускается в реакционное пространство. Удлиняя или укорачивая переточные трубы перед пуском установки в эксплуатацию, можно менять высоту слоя катализатора в рабочей — реакционной, или третьей, зоне реактора. Горячие пары сырья поступают из змеевиков печи во вторую зону реактора, в пространство между указанными переточными трубами. Это пространство ограничено сверху днищем, а снизу слоем катализатора.
На некоторых установках во второй зоне размещены в один ряд желоба для более равномерного распределения паров сырья по всему сечению аппарата и для обеспечения одинаковых
Фиг. 28. Схема реактора установки каталитического крекинга с циркулирующим шариковым катализатором.
Аппаратура
99
условий передачи тепла от более горячего катализатора к менее нагретым парам сырья.
Пары и катализатор проходят рабочую зону сверху вниз прямотоком. В этой зоне протекает процесс каталитического крекинга. Внутренних устройств третья зона не имеет, за исключением выступающих карманов термопар для замера температуры реакции.
Ниже расположена четвертая зона, служащая для отделения паров продуктов реакции от катализатора. Разделительное устройство состоит из нескольких рядов колпачков <3, равномерно расположенных по высоте большого числа вертикальных труб. Последние имеют под каждым колпачком отверстия для отвода крекинг -продуктов в пятую зону. Катализатор и пары продуктов двигаются вниз, параллельно вертикальным трубам с колпачками. Пары заходят под колпачки и, пройдя отверстия вертикальных труб, опускаются и поступают в сборную камеру 4 (пятая зона), расположенную под трубной решеткой 5. Дальше пары направляются из реактора в ректификационную колонну.
Катализатор проходит по переточным трубам 6 в шестую зону, где он продувается перегретым водяным паром с целью удаления содержащихся в нем углеводородных паров.
В седьмой зоне расположено выравнивающее устройство /, которое служит для равномерного опускания слоя катализатора по всему поперечному сечению реактора. Этой части аппарата придается важное значение, так как в случае различной скорости движения отдельных порций катализатора будет происходить неравномерное отложение кокса на катализаторе.
Реактор оборудован приборами для замера и записи температур по всей высоте реакционной зоны — в верху и внизу аппарата, а также для замера и записи температуры поступающего в него сырья. Кроме того, регистрируется также внутреннее давление в реакторе.
На выходе катализатора из бункера в реактор установлен счетчик расхода катализатора, показания которого передаются на главный щит, находящийся в помещении операторной. Внизу реактора имеется патрубок 8 для ввода перегретого водяного пара в зону отпарки. Снаружи реактор покрыт термоизоляцией. Внутренней футеровки нет.
Регенератор. Регенератор представляет собой вертикальный аппарат квадратного или круглого сечения. Основное назначение аппарата — непрерывный выжиг кокса, отлржившегося~в_реакторб~' на катализаторе. Во избежание 'перегрева стального корпуса^ аппарат- имеет- внутреннюю футеровку, часто выполняемую из огнеупорного кирпича. Площадь поперечного сечения регенератора в зависимости от производительности установки составляет 8—25 м2. В зависимости от количества выжигаемого кокса и кратности циркуляции катализатора применяются регенераторы двух
7*
100
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
конструкций — многосекционные п с небольшим числом (2—3) секций нагрева и охлаждения.
В многосекционных регенератора х воздух подается в ряд секций сжигания кокса. Такие регенераторы применяются на установках, где кратность циркуляции катализатора невысока. В ма-лосекцпонном регенераторе воздух вводится в два—три сечения по высоте аппарата (см. например, фиг. 26, где предусмотрено два ввода). Регенераторы с небольшим числом секций применяются на установках, на которых кратность циркуляции катализатора высока (7V = 4,5—5,5). Ниже рассмотрена конструкция одного из многосекционных регенераторов.
Общая высота регенератора 20—30 м. В верхней его части (фиг. 29) имеется распределительное устройство 1, состоящее из бункера с патрубками («паук»). В нижней части регенератора имеется выравнивающее устройство 2 для создания равномерного движения катализатора по всему поперечному сечению аппарата.
Кроме верхнего распределительного устройства и нижнего выравнивающего устройства, в регенераторе имеются девять секций, служащих для выжига кокса и охлаждения катализатора. В шести нижних секциях после выжига части кокса и нагрева катализатора производится охлаждение последнего путем передачи через змеевики определенного количества избыточного тепла воде, проходящей внутри трубок змеевиков.
Каждая из трех верхних секций имеет одинаковой конструкции устройство для равномерного распределения воздуха по поперечному сечению регенератора. В этих секциях имеются также (в каждой по одному) устройства для сбора и вывода продуктов сгорания.
Нижние пять секций, кроме этих устройств, имеют змеевики для охлаждения катализатора, расположенные в конце каждой секции, т. е. ниже распределителя воздуха. Змеевики собраны из бесшовных стальных труб малого диаметра. Трубы змеевика каждой секции соединены последовательно между собой гнутыми двойниками.
В секции регенератора поступает горячий воздух из двух наружных размещенных по обе его стороны вертикальных воздуховодов. В каждую секцию воздух вводится через желсбчатый горизонтальный коллектор, помещенный внутри регенератора. К коллектору прикреплено большое число коробов — опрокинутых желобов. Воздух, выходя из-под желобов, входит в слой катализатора. Конструкция устройства для сбора и вывода газов из каждой секции регенератора практически такая же, как и воздухораспределительных устройств.
Назначение девятой секции — охлаждение катализатора до требуемой температуры. Здесь обычно размещается охлаждающий змеевик с более развитой поверхностью. Часть тепла, выделяющаяся
Аппаратура
101
разрез по А А
Разрез по 56
Фиг. 29. Схема регенератора установки каталитического крекинга с циркулирующим шариковым катализатором.
102
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
при сжигании кокса, отводится водой, непрерывно пропускаемой’ через трубки охлаждающих змеевиков. Количество воды должно превышать в 5—6 раз количество получаемого водяного пара
Фаг. 30. Схема регенератора с конструктивными элементами.
во пзбежание быстрого отложения солей на внутренних поверхностях трубок змеевиков.
На фиг. 30 показан регенератор с конструктивными элементами, применяющийся в процессах каталитического крекинга с шариковым катализатором. Катализатор поступает сверху через бункер 1 и, спускаясь по рукавам, равномерно распределяется по гори
Аппаратура
103
зонтальному сечению аппарата, заполненного по всей высоте катализатором.
Горячий воздух, необходимый для поддержания горения кокса, поступает через находящийся вне аппарата коллектор в воздушные короба 2, а продукты горения отводятся через газовые короба 3 в дымовую трубу.
Для предупреждения чрезмерного повышения температуры в аппарате между воздушными и газовыми коробами расположены, начиная с четвертой секции, охлаждающие змеевики 4, в которые подается вода.
Катализатор после выжига кокса проходит через выравнивающие устройства 5, обеспечивающие равномерное движение катализатора по поперечному сечению регенератора и затем по трубе 6 отводится из нижней части аппарата к дозеру пневмоподъемника.
Пневмотранспорт. Подъем отработанного и регенерированного катализатора производится смесью воздуха и дымовых газов. Такой способ передвижения сыпучих материалов, т. е. в виде взвеси в газовоздушном потоке, носит название пневмотранспорта. Система пневмотранспорта включает:
1)	воздуходувки;
2)	топки под давлением для нагрева воздуха;
3)	воздуховоды;
4)	загрузочные устройства —; дозеры;
5)	стволы пневмоподъемников;
6)	сепараторы с циклонами;
7)	бункер-подогреватель;
8)	катализат оропроводы;
9)	устройство для удаления катализаторной мелочи.
На установке имеются три воздуходувки, смонтированные вместе с обслуживающими их электромоторами на плитах. Воздух от двух воздуходувок используется для транспортировки отработанного и регенерированного катализатора. Третья воздуходувка обслуживает регенератор. Топки под давлением предназначены для нагрева воздуха, нагнетаемого в регенератор и пневмоподъемники.. Каждая топка представляет собой горизонтальный аппарат цилиндрической формы, состоящий из камеры сгорания топлива и камеры смешения, где происходит смешение холодного топлива с горячими дымовыми газами. Топки снаружи изолированы. В каждой топке установлена форсунка для сжигания жидкого топлива.
Смесь дымовых газов с воздухом поступает по воздуховодам большого диаметра к месту ее потребления. Воздуховоды изготовляются обычно из углеродистой листовой стали. На воздуховодах установлены заслонки.
Загрузочные устройства — дозеры (фиг. 31) расположены внизу стволов пневмоподъемников. Каждый дозер состоит из верхней, средней и нижней частей, переходного конуса 1 и чугунной
104
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
отливки — трубки 2 переменного сечения. Для регулирования количества подаваемого катализатора в верхней части дозера установлена регулирующая обечайка 3, управление которой осуществляется посредством наружной системы рычагов. Для равномерной подачи воздуха в ствол в средней частп дозера имеется выравниватель 4 потока воздуха, состоящий из двух концентрически расположенных цилиндров и конусной наставки 5 на внутренний цилиндр.
Катализатор поступает в дозер через штуцеры, расположенные в верхней части аппарата. Вводимый под днище верхней части воздух, пройдя выравниватель 4 потока, подхватывает ссыпающийся через кольцевой зазор катализатор и подает его по стволу пневмоподъемника в верхний бункер .
Над дозерами установлены стволы подъемников обработанного и регенерированного катализатора. Режим работы подъемника поддерживается таким, чтобы скорость движения гранул катализатора не превышала 15 м]сек. Для свободного удлинения и во избежание их разрыва при нагреве на каждом стволе имеются гофрированные компенсаторы.
Сепаратор с циклоном (фиг. 32) размещен над стволом соответствующего пневмоподъемника и предназначен для отделения газа
от катализатора и изменения направления движения катализатора. После отделения дымовых газов и пыли катализатор через наклонную трубу ссыпается из сепаратора в бункер. Пыль собирается в приемнике, а дымовые газы отводятся в атмосферу. Циклоны, расположенные вверху каждого сепаратора, служат для отделения катализаторной пыли от дымовых газов.
Бункер-подогреватель свежего катализатора (фиг. 33) представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с расположенным внутри трубчатым теплообменником. Он служит для предварительного подогрева (до 250°) и удаления влаги из
Выход горя* чего Воздуха
Вход
I катализатора
Вход горя -
Выход горячего Йоздуха Выход водяных парод
Выход катализатора
Вход горя -чего воздуха.
Фиг. 33. Схема $ бункера-подогревателя.
Трудна для катализатора
Фиг. 32. Схема циклонного сепаратора.
1 — циклоны; 2 — патрубок для вывода дымовых газов; 3 — вход катализатора; 4 — выход катализатора.
406
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
катализатора горячими газами, вводимыми в нижнюю часть бункера.
Аппараты реакторной части соединены между собой катализа-торопроводами, по многим из которых катализатор движется под действием силы тяжести. В качестве запорных устройств установлены угловые заслонки.
Наличие крошки в потоке катализатора является нежелательным. Поэтому при работе установки крошка непрерывно удаляется из массы катализатора. Отделение крошки производится в системе, состоящей из отвеивателя и циклонного сепаратора. Освобожденный от мелочи катализатор возвращается к стволу подъемника, а катализаторная пыль и крошка из циклонного сепаратора поступают в сборник.
Паровой котел-утилизатор. Для использования части избыточного тепла, выделяющегося при сжигании кокса в регенераторе, имеется котел-утилизатор, производящий водяной пар. Поверхность нагрева этого котла выполнена в виде ряда параллельно включенных змеевиков, находящихся в регенераторе. Образующийся в змеевиках водяной пар отделяется от циркулирующей воды в барабане котла-утилизатора. Пар направляется из барабана в заводской паропровод, а вода возвращается насосом в охлаждающие змеевики регенератора. Барабан снабжен следующими штуцерами: для ввода свежей воды, для ввода паро-жидкой смеси из змеевиков водяного охлаждения регенератора и для вывода водяного пара в заводскую сеть. Барабан имеет предохранительный клапан, манометр и указатель уровня воды.
Аппараты и оборудование нагревательно-фракционирующей части
Основными аппаратами и оборудованием нагревательно-фракционирующей части установки являются теплообменники, трубчатая печь, ректификационная колонна, отпарная колонна, конденсатор-холодильник, концевые холодильники для бензина, газобтде-лптель, холодильники легкого и тяжелого каталитического газойля.
Теплообменники — горизонтальные, кожухотрубчатые. Служат для нагрева сырья горячими жидкими потоками легкого и тяжелого каталитического газойля. Дестиллатное сырье проходит между трубками, а теплоноситель прокачивается через трубное пространство теплообменника.
Трубчатая печь (фиг. 34). Имеет две топочные камеры и одну конвекционную камеру. По сырью печь двухпоточная. Змеевики печи собраны из труб одинаковой длины, соединенных двойниками.
В каждой топочной камере имеются потолочный и подовый •экраны. Вначале сырье проходит двумя параллельными потоками
Аппаратура
107
трубы конвекционной камеры, а затем трубы подового и потолочного экранов.
Форсунки жидкого и газообразного топлива размещены в муфелях, раскаленные огнеупорные стенки которых улучшают процесс горения топлива и способствуют более полному сгоранию топлива с небольшим избытком воздуха.
Фиг. 34. Схема трубчатой печи.
1 —топочные камеры; 2 — конвекционная камера; 3— пароперегреватель; 4 — гляделка;
<5 — предохранительные окна.
Ректификационная колонна (главная). Предназначается для разделения поступающих из реактора газов и паров на следующие три продукта: смесь газа и бензиновых паров, легкий каталитический газойль и тяжелый каталитический газойль.
Этот аппарат представляет собой вертикальный цилиндрический изолированный снаружи сосуд, установленный на бетонном фундаменте. Внутри колонны имеются колпачковые тарелки, каскадные тарелки (внизу колонны, над вводом потока из реактора), распределитель холодного орошения над верхней тарелкой и решетка для поддержания слоя керамиковых колец.
На верхнюю тарелку колонны подается орошение — нестабильный бензин. Сверху колонны отводятся пары бензина, газы и водяные пары. С одной или двух промежуточных колпачковых тарелок колонны отводится дестиллат легкого каталитического газойля в отпарную колонну. Тяжелый каталитический газойль отводится снизу ректификационной колонны. Каскадные тарелки орошаются циркулирующим нижним продуктом колонны — тяжелым газойлем. Этой циркуляцией осуществляется передача в теплообменни-
108	Установка с циркуляцией шарикового катализатора
ках избыточного тепла потоку сырья. Колонна оборудована приборами для замера и записи температур, давления и уровня жидкости внизу колонны. Для дополнительного контроля уровня жидкости имеется несколько уровнемерных краников.
Отпарная колонна — цилиндрический вертикальный аппарат, установленный на бетонном фундаменте. Снаружи аппарат покрыт термоизоляцией. Внутри колонны смонтированы колпачковые тарелки.
Назначение аппарата — отпаривание острым перегретым водяным паром бензиновых фракций из дестиллата легкого каталитического газойля, поступающего сюда из главной ректификационной колонны. Отпаренные бензиновые фракции возвращаются в главную колонну.
Конденсатор-холодильник погружного типа. Служит для охлаждения верхнего потока колонны и конденсации значительной части бензина и водяного пара. Конденсатор состоит из секций труб, помещенных в общем металлическом ящике с перегородками. Ящик заполнен водой. Каждая секция имеет распределительный и сборный коллекторы для охлаждающегося потока. Нагретая вода непрерывно отводится из ящика, а холодная вводится в него.
Концевые холодильники для бензина — кожухотрубчатые. Служат для доохлаждения сконденсированного бензина, конденсата водяного пара и газов. Горячий поток проходит межтрубное пространство, а через трубки прокачивается холодная
вода.
Газоотделитель (фиг. 35)_— цилиндрический вертикальный аппарат. Предназначен для отделения сконденсированного бензина от газа и конденсата водяного пара. Одновременно газоотделитель является емкостью для бензина, подаваемого на орошение в колонну, и бензина, направляемого на стабилизацию. Вверху газо-отделителя имеется горизонтальный отбойник для отделения от потока жирных газов капель жидкости. Внутри имеется вертикальная пластина, плотно прилегающая к нижнему днищу газоотдели-теля, разделяющая аппарат на две части. В одной из них отстаивается вода, другая часть является аккумулятором для обезвожен
Контрольно-измерительные приборы и автоматика
109
ного бензина. Газ отводится сверху газоотделителя к каплеотбойнику секции газовых компрессоров.
Холодильники каталитического газойля — погружного типа, однопоточные. Змеевики собраны из чугунных труб, соединенных двойниками.
Насосы. На установке имеются насосы — паровые поршневые, центробежные для подачи сырья и орошения, перекачки нефтепродуктов и циркуляции воды. Кроме рабочих насосов, имеются резервные.
§ 3. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
И АВТОМАТИКА УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
При работе установок каталитического крекинга в различных аппаратах протекает ряд взаимосвязанных процессов.
Для получения высоких выходов продуктов установленного качества необходимо четкое ведение всего процесса каталитического крекинга без отклонений от заданного технологического режима. Это достигается правильно организованным контролем показателей — параметров — процесса (температуры, давления, расходов, уровней и т. д.) и качества сырья, продуктов каталитического крекинга и катализаторов. Качество сырья, продуктов и катализаторов контролируется лабораторными анализами, а параметры процесса соответствующими контрольно-измерительными приборами.
Контрольно-измерительные приборы измеряют и показывают или регистрируют температуру, давление, уровень жидкости в аппаратах, количество катализатора, жидкости, газа и пр.
Ряд наиболее важных параметров технологического процесса поддерживается в заданных пределах при помощи автоматических регуляторов.
Для управления процессом каталитического крекинга оператор дол/кои знать не только технологию самого процесса, но и устройство и принципы действия контрольно-измерительных приборов и уметь ими пользоваться.
Измерение и регулирование температуры
Различные аппараты установки каталитического крекинга работают в широком интервале температур — примерно от 40 до 700°. При нарушениях технологического режима, особенно при регенерации катализатора, могут развиваться очень высокие -температуры — до 1100° (дожиг окиси углерода).
Показатели работы установки во многом зависят от температуры. Особенно большое значение имеет поддержание на заданном уровне температуры, при которой происходит сам процесс каталитического крекинга, т. е. температуры в зоне крекинга реактора. Повышение
110
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
или понижение этой температуры резко сказывается на работе всей установки и качестве продуктов крекинга.
Все это указывает на очень большое значение своевременного и точного определения температуры, являющейся в данном процессе одним из основных показателей.
Контроль и регулирование температуры осуществляются разными приборами.
Термометры расширения. К этой группе приборов относятся дилатометрические, биметаллические и жидкостные термометры, основанные на расширении тел при нагревании.
Пределы измерения температуры этими приборами от —80 до 4-750°.
Наиболее распространенными и простыми приборами для замера температуры являются жидкостные термометры расширения. Для измерения температур в пределах от —30 до +750° в качестве заполняющей жидкости применяется ртуть.
Технические термометры изготовляют с различными пределами измерения (от 0 до 4'500°). При измерении температуры ртутные термометры помещают в специальную защитную трубку или в карман, который для лучшей передачи тепла рекомендуется залить минеральным маслом.
Для установки технических термометров к металлической стенке трубопровода или аппарата приваривают бобышку, имеющую резьбу, в которую ввинчивается штуцер защитной трубки термометра.
Контактные термометры применяют для сигнализации о повышении или понижении температуры. Цепь замыкается и включается световой или звуковой сигнал при достижении заранее заданной температуры, на уровне которой в капилляр термометра и впаивают два проводника.
Манометрические термометры. Действие манометрических термометров основано на увеличении давления газов, паров и жидкостей, находящихся при постоянном объеме, при увеличении их температуры.
Все элементы манометрического термометра — термобаллон, капилляр, манометрическая пружина — должны представлять собой сплошную замкнутую герметическую систему постоянного объема.
В зависимости от применяемого вещества (наполнителя этой системы) манометрические термометры разделяются на газовые, жидкостные и паровые.
Начальное давление в системе манометрических термометров различных типов составляет обычно от 10 до 50 кГ]см2, а наибольшее развивающееся в них давление под действием измеряемой температуры достигает иногда 175 кГ[см2.
Пределы измерения от —60° до 4-550°.
Контрольно-измерительные приборы и автоматика
Ilf
К основным достоинствам манометрических термометров относятся возможность автоматической записи температуры, передача показаний на сравнительно большие расстояния (до 60 м), простота изготовления и обслуживания, взрывобезопасность и, что особенно
Фиг. 36. Общий вид самопишущего манометрического термометра.
1 — термобаллон; 2 — капиллярная трубка; 3 — многопиткован манометрическая пружина; 4 — перо; 5 — электродвигатель для привода диаграммной бумаги; в — корпус прибора; 7— шнур для питания электродвигателя от сети; 8— дисковая диаграмма\ у — ключ; 10 — крышка прибора.
важно, возможность автоматического регулирования температуры, в заданных пределах при помощи дополнительных приспособлений.
На фиг. 36 приведен общий вид самопишущего манометрического термометра.
Термоэлектрические пирометры. В основу измерения температуры термоэлектрическими пирометрами положено то, что в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных металли
П2	Установка с циркуляцией шарикового катализатора
ческих проводников, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения проводников (спая) имеют разную температуру-
Наличие этого тока объясняется возникновением в месте спая проводников термоэлектродвижущей силы (т. э. д. с.).
Две спаянные между собой в одном конце проволоки из различных металлов, которыми пользуются при измерении температуры методом термоэлектричества, называются термопарой.
На нефтезаводах применяются в основном термопары следующих типов:
1)	хромель-копелевые (ХК) для измерения температур в пределах 0—800р:
2)	железо-константановые (ЖК) для измерения температур в пределах 0—800°;
3)	хромель-алюмелевые (ХА) для измерения температур в пределах 0—1100°;
4)	платинородий-платиновые (ПП) для измерения температур в пределах 0—1600°.
Термопары типов ХК и ЖК обычно применяются для измерения температур жидкостей, газов и паров в пределах 0—600°; хромель-алюмелевые (ХА) служат для измерения более высоких температур — от 600 до 1000° (например, температуры топочных газов над перевалами трубчатых печей и температуры газов и воздуха в регенераторе).
Термопары типа ПП, имеющие наиболее постоянную т. э. д. с., обычно используются для проверки термопар других типов, или для измерения температур выше 1100°.
Проволоки термопары, начиная от горячего спая, изолируют друг от друга и от внешних металлических предметов. На них надевают фарфоровые изоляторы в виде кусочков трубок или бусинок, иногда с двумя отверстиями (двухканальные).
Свободные концы термопары подключают к двум зажимам, расположенным на пластинке из изоляционного материала (текстолит, фарфор и пр.). Пластинка с зажимами образует головку термопары.
Для измерения температур выше 1100° термопары помещают в фарфоровые или кварцевые защитные трубки. Карандашные термопары, имеющие небольшой диаметр и большую длину, можно устанавливать как в кладках печей, так и в технологической аппаратуре (в последнем случае требуется устройство кармана).
Для измерения температуры нефтепродукта, протекающего по трубам змеевиков печей, термопары устанавливают в двойниках (фиг. 37).
Схема термоэлектрического пирометра показана на фиг. 38. Он состоит из термопары 7, соединительных проводов 2 и измерительного прибора 3. Место спая 4 проводников (горячий спай) погружается в ту среду, в которой измеряется температура. Два
/контрольно-измерительные приборы и автоматика
ИЗ
других конца 5 термопары называются свободными концами, или холодными спаями. Холодные спаи термопары не должны во время работы сильно нагреваться, и температура их должна быть всегда одинаковой.
При нагревании горячего спая возникает электродвижущая сила (э. д. с.), которая является причиной электрического тока
в цепи термопары. Величина
Фиг. 37. Установка термопары в двойнике.
1—‘защитная трубка (без резьбы);
2 — пробка двойника; 3 — зажимной болт.
этого тока пропорциональна величине э. д. с. Чем сильнее нагрет спай, тем больше будет э. д. с. и наоборот.
По величине э. д. с. определяют температуру.
Величина э. д. с. термопары невелика и измеряется в милливольтах (мв). Один милливольт составляет 0,001 вольта. При максимальных значениях измеряемой температуры (в условиях нефтепереработки) э. д. с. не превышает 60—70л«<?.
1	г
Фиг. 38. Схема термоэлектрического пирометра .
Измерение э. д. с. термопары может производиться двумя способами.
1. Первый способ основан на отклонении стрелки гальванометра (милливольтметра) под действием тока, протекающего в цепи термопары.
2. Второй способ основан на компенсации э. д. с. термопары равной, но противоположно направленной разностью потенциалов, создаваемой при помощи электрической батареи на участке сопротивления, включенного в ее цепь. Этот способ называется компенсационным. Приборы, основанные на этом принципе, называются потенциометрами.
При измерении э. д. с. по второму способу требуются более сложные приборы, но обеспечивается более высокая точность измерения.
По отклонению стрелки гальванометра судят о величине э. д. с., а следовательно, и о температуре горячего спая термопары. Шкалы гальванометров обычно имеют деления в градусах температуры.
8 Заказ 21 5.
114
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
Фиг. 39. Общий вид самопишущего потенциометра типа СП.
Существуют гальванометры, в которых показания записываются на бумажную диаграмму (самопишущие гальванометры) . С амопишу-щие гальванометры изготовляют на три и шесть точек (с подключением трех и шести термопар\. В таких случаях кривые температур на диаграмме имеют разную окраску, что делает запись более наглядной.
Потенциометр представляет собой сложный
прибор, в котором гальванометр применяется лишь как составная часть для обнаружения тока в цепи. Потенциометры бывают
неавтоматические п автомати
ческие. В свою очередь автоматические потенциометры делятся на электромеханические и электронные.
Общий вид самопишущего электро мех анического потенциометра типа СП (до шести точек) показан на фиг. 39.
В последнее время, особенно •а установках каталитического крекинга, выстроенных за последние годы, употребляются электронные самопишущие и показывающие потенциометры на несколько точек.
Такие электронные потенциометры ставят в наиболее ответственных местах. На установке каталитического крекинга электронный потенциометр ставят для контроля и регули-
Фпг. 40. Общий вид электронного потенциометра ЭПД-07.
рования температуры середины
реактора. Общий вид электронного потенциометра ЭПД-07 показан па фиг. 40.
Термометры сопротивления. Измерение температуры в этом слу-
Контрольно-измерительные приборы и автоматика
115
чае основано на изменении сопротивления проводников при изменениях температуры. Сопротивление металлических проводников увеличивается с повышением температуры и уменьшается с ее понижением. Каждому значению температуры соответствует определенное значение сопротивления проводника.
Термометры сопротивления применяют для измерения температуры в пределах от —200 до -|-500о.
Основным элементом термометра сопротивления является платиновая, медная или никелевая проволока, намотанная на фарфоровый или слюдяной изолятор. Термометр сопротивления заключается в предохранительный чехол — тонкую алюминиевую трубку с глухим дном. В свою очередь чехол с термометром помещают в стальную защитную трубку, которая по размерам и внешнему виду ничем не отличается от защитных трубок для термопар.
В собранном виде термометр сопротивления помещают в среду, где нужно измерить температуру. Определение температуры сводится к замеру сопротивления проводника определенной длины и определенного сечения.
Величину сопротивления или температуру измеряют при помощи специального прибора — мостика Уитстона.
Пределы измерения температуры зависят от материала проводника:
для платинового термометра ...................от	0 до 500°
» никелевого	»	...............» 100 » +150°
» медного	»	...............» —50 » +100°
Основным недостатком термометров сопротивления является необходимость . посторонних источников тока, что ограничивает их применение во взрывоопасных производствах. В условиях каталитического крекинга их используют для замера температур в реакторной части, за исключением замера температур более 500° (ряд секций регенератора и верха реактора).
Установка термометров сопротивления во взрыво- и пожароопасных помещениях разрешается только при условии питания их измерительной схемы от источников постоянного тока (сухого элемента) напряжением 1,5 ей силой тока не свыше 40 ма.
Измерение и регулирование давления
Для наблюдения за величиной давления в различных аппаратах и трубопроводах установок каталитического крекинга применяют различные приборы.
Единица давления килограмм (сила) на квадратный сантиметр, или техническая атмосфера, равна такому давлению, которое испытывает плоская поверхность в 1 cat2 под действием равномерно распределенной нагрузки в 1 кГ. Эта единица обозначается кГ[см? и очень широко распространена в технике.
8*
116
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
Фиг. 41. Манометр с трубчатой пружиной.
величину, равную разности
Малые давления, а также разности (перепады) давлений выражают в метрах водяного столба или в миллиметрах водяного и ртутного столба.
Различают абсолютное (ата) и избыточное (ати) давления. Избыточное давление равно разности между абсолютным и атмосферным давлениями. Таким образом, чтобы определить абсолют-,ное давление, необходимо к избыточному прибавить атмосферное давление.
Абсолютное давление в аппарате, сообщающемся с атмосферой, равно атмосферному давлению. Абсолютное давление может быть меньше атмосферного. Так, например, если из аппарата или сосуда откачать воздух, то давление в нем станет ниже атмосферного, т. е. в аппарате будет разрежение, или вакуум. Численно разрежение равно разности между атмосферным и абсолютным давлениями. Абсолютное давление, меньшее атмосферного, называют остаточным.
В некоторых случаях для измерения степени разрежения вместо абсолютного давления применяют ежду атмосферным и абсолютным
давлениями, выраженными в мм рт. ст. Например, для обозначения абсолютного давления 40 мм рт. ст. можно сказать, что остаточное давление равно 40 мм рт. ст. или что разрежение, или вакуум, равно 720 мм рт. ст. (760 — 40 = 720).
Приборы для измерения давления очень разнообразны. Они отличаются друг от друга как по принципу действия, так и по назначению.
Для измерения избыточного давления применяются приборы, называемые манометрами.
На фиг. 41 изображен манометр с трубчатой пружиной. Основной частью его является пружина 1 (металлическая трубка плоскоовального сечения). Трубка изогнута в дугу. Один конец ее 2 запаян и может перемещаться. Другой конец трубки открыт и укреплен в держателей. При помощи штуцера 4 манометр соединяют с аппаратом, в котором требуется измерить давление; при этом внутренняя полость трубки соединяется с внутренним пространством аппарата. Под действием давления трубка распрямляется, ее запаянный конец при этом передвигается и приводит в движение связанную
Контрольно-измерительные приборы и автоматика
117
с ним через систему передачи стрелку манометра. Стрелка отклоняется от нулевого положения на шкале. Чем выше давление, тем больше отклоняется стрелка манометра.
Манометры этого типа широко применяются в нефтеперерабатывающей промышленности. Их устанавливают обычно непосред-
ственно на аппаратах в местах, доступных для наблюдения, или на контрольном щите в операторной.
Так как показания манометра в начале и конце шкалы менее точны, чем в средней ее части, то для каждого места измерения
Фиг. 42. Общий вид мановакуум-мстра.
Фиг. 43. Схема самопишущего манометра.
1 — пружина плозксэзальчого сечения; 2 — трубка, соединяющая внутреннюю полость пружины с сосудом, в котором измеряется давление; 3 — перо; 4 — картограмма.
давления манометр выбирают так, чтобы рабочему'давлению в аппарате соответствовало среднее положению стрелки на шкале данного манометра. Например, если рабочее давление в аппарате 5 кГ/см1, то устанавливается манометр с верхним пределом измерения 10 кГ)см2.
К этой же группе приборов относятся дифференциальные манометры (для измерения разности двух давлений — перепада), микроманометры (для измерения очень малых давлений), тягомеры (для измерения разрежения — тяги в печах) и ряд других специальных приборов.
Разрежение, или вакуум, замеряется вакуумметрами. Для измерения не только разрежения, но и избыточного давления применяют приборы, называемые мановакуумметрами (фиг. 42).
Атмосферное давление измеряется барометрами.
118
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
Все эти приборы могут быть указывающими или регистрирующими с автоматической записью показаний их на картограммах. Последние могут устанавливаться на щите КИП в операторной.
На фиг. 43 показана схема самопишущего манометра.
При работе технологических установок весьма важен не только контроль отдельных параметров процесса. Поэтому на установках каталитического крекинга, кроме показывающих и регистрирующих приборов, применяются и приобретают все большее значение автоматические регулирующие приборы. На установках каталитического крекинга в наиболее ответственных местах применяются автоматические регуляторы давления, например, их устанавливают на линиях, по которым подается топливо в форсунки печей. Повышение давления в системе, как это указывалось выше, может привести к-осложнениям и авариям, например, при повышении давления в реакторе может прекратиться движение катализатора и вследствие этого создаться аварийное положение. Для предупреждения чрезмерного повышения давления на линиях устанавливают клапаны, отрегулированные на определенное давление. Такой клапан установлен на линии сброса газа на факел.
При повышении давления в газоотделителе, связанном с системой ректификации и реактором, клапан сбрасывает избыток газа на факел.
Устройство таких клапанов-регуляторов более сложно, чем обычных указывающих приборов.
Клапаны подразделяются на регулятор!! «до себя,) и «после себя>> в зависимости от того, где надлежит регулировать давление — до или после клапана по направлению потока. Кроме того, они делятся еще на регуляторы прямого и непрямого (пневматического) действия.
Подробное описание устройства и работы различных автоматических регуляторов приводится в специальных руководствах: В. Р. Андерс «Контрольно-измерительные приборы на нефтезаводах» (Гостоптехиздат, 1952), В. Р. Андерс и Н. Ф. Пантаев «Автоматическое регулирование процессов переработки нефти» (Гостоптехиздат, 1954) и др. (см. перечень литературы).
Измерение и регулирование расхода жидкостей, паров и газов
Для измерения расхода жидкостей, паров и газов применяют специальные приборы — расходомеры, или счетчики. По принципу действия они разделяются на расходомеры с дроссельными устройствами (переменного перепада давления), расходомеры постоянного перепада давления, объемные и скоростные счетчики.
Наибольшее распространение получили расходомеры с дроссельными устройствами.
Контрольно-измерительные приборы и автоматика
119
В нефтеперерабатывающей промышленности, в том числе и на установках каталитического крекинга, чаще всего применяются расходомеры с диафрагмой.
На фиг. 44 показана схема действия расходомера с диафрагмой. В верхней части показан участок трубопровода с установленной между двумя фланцами диафрагмой. До и после диафрагмы в стенке трубы сделаны отверстия для измерения перепада давления. Вместо
Двух манометров к этим отверстиям подключен стеклянный дифференциальный манометр с ртутным заполнением, который показывает величину перепада давления, т. е. разность давлений до и после диафрагмы.
Фиг. 44. Схема действия расходомера с диафрагмой.
Фиг. 45. Показывающий дифференциальный манометр типа Д П-281.
Величина перепада давления равна разности Н высот уровней ртути в коленах дифманометра. Для одной и той же диафрагмы величина перепада зависит от проходящего через диафрагму количества жидкости: чем оно больше, тем больше перепад. Зная зависимость между расходом и перепадом, можно, измерив перепад, определить расход. В этом и заключается принцип действия расходомеров с дроссельными устройствами.
Общий вид одного из дифференциальных манометров показан на фиг. 45.
Более сложные расходомеры отличаются от описанного тем, что они оснащены вторичными приборами для записи и исполнительными механизмами для регулирования расхода.
Измерение и регулирование уровня
Для измерения и регулирования уровня наиболее широко распространены поплавковые устройства различных видов. Поплавок, плавающий на поверхности жидкости, следует за ее уровнем; при его перемещении вращается ось, выступающая из сосуда наружу (фиг. 46, а). Вращение оси через систему рычагов передается на стрелку вторичного прибора.
120
Установка с циркуляцией шарикового катализатора
Существуют устройства с тонущим поплавком и упругой трубкой (фиг. 46, б). Здесь угол закручивания трубки зависит от степени погружения поплавка в жидкость.
Наконец, применяются измерительные системы, состоящие из дифференциального манометра (фиг. 46, в), и пьезометрические с продувкой воздуха через слой жидкости (фиг. 46, г).
Фиг. 46. Измерительные системы регуляторов уровня. а — плавающий поплавок; б — тонущий поплавок; в — дифференциальный манометр; г — пьезометрическое устройство.
В последние годы для измерения различных параметров в нефтепереработке применяются приборы, основанные на использовании радиоактивных веществ.
Принципиальная схема измерения уровня жидкости при помощи радиоактивных изотопов показана на фиг. 47. В аппарате 1 находится жидкость, уровень которой может изменяться. В жидкость в специальном тугоплавком колпачке 2 помещают некоторое количество радиоактивного изотопа с большим периодом полураспада. На наивысшем возможном уровне жидкости расположен прибор-счетчик 3 лучей, излучаемых данным изотопом. Импульсы, поступающие на счетчик, усиливаются и при помощи автоматического потенциометра 4 могут быть записаны или показаны на вторичном
Контрольно-измерительные, приборы и автоматика
121
Фиг. 47. Принципиальная схема измерения уровня жидкости при высоких температуре и давлении с использованием радиоактивных изотопов.
приборе (на щите в операторной). Интенсивность излучения зависит от положения уровня жидкости. Этот способ измерения достаточно надежен и точен даже при самых тяжелых эксплуатационных условиях.
Приборы такого типа бесспорно получат широкое распространение для замера и регулирования уровней не только жидкости, но и сыпучих тел (например, катализатора, кокса и т. д.).
На установках каталитического крекинга приходится измерять и регулировать уровни и расходы не только жидких и газообразных веществ, но и твердых тел (катализатор). Особенно сложны замеры уровня и расхода сыпучих тел, находящихся в движении.
Необходимо подчеркнуть, что от правильности показа
ний этих приборов в значительной степени зависят и результаты работы.
В настоящее время на установках каталитического крекинга применяются системы замера и регулирования уровня и расхода катализатора в аппаратах, основанные на различных принципах. Из всех этих устройств хорошо себя зарекомендовали электронные' приборы системы Рощина.
ГЛАВА ПЯТАЯ
УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ПЫЛЕВИДНОГО КАТАЛИЗАТОРА
Крекинг-установки с циркулирующим пылевидным или микро-сферическим катализатором широко распространены в нефтеперерабатывающей промышленности. Назначением их является производство автомобильных бензинов из соляровых дестиллатов и базовых авиационных бензинов (после очистки) из керосино-соляровых дестиллатов. Образующиеся одновременно с бензином легкие газообразные продукты крекинга служат сырьем для полимериза-ционных установок, установок алкилирования и для нефтехимических производств.
Отличительной особенностью данной системы крекинга является то, что здесь процесс превращения углеводородов осуществляется в слое мелких частиц твердого катализатора, энергично и непрерывно перемешиваемых в реакторе восходящим потоком паров сырья и продуктов реакции. Регенерация катализатора проводится в отдельном аппарате, но также в слое взвешенных в газовом потоке частиц катализатора.
Крекинг осуществляется с применением как синтетических, так и естественных алюмосиликатных катализаторов, размеры частиц которых (от 20 до 80 микрон) примерно в 100 раз меньше, чем в описанной ранее системе крекинга (см. главу четвертую).
Для лучшего усвоения основ крекинга с применением пылевидных или порошкообразных катализаторов следует рассмотреть поведение слоя мелких твердых частиц катализатора при пропускании снизу вверх через такой слой газа.
При низкой скорости газа или паров не наблюдается заметного перемешивания частиц в слое катализатора, но как только скорость газового потока достигнет определенного значения образующие слой частицы начнут отделяться друг от друга и энергично перемешиваться. Такой слой катализатора с довольно четко обозначенным уровнем взвешенных в газе твердых частиц напоминает кипящую жидкость. Эту смесь, состоящую из катализатора и газа (или пара), можно подобно жидкости легко перемещать из одного аппарата в другой.
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора	123
При дальнейшем увеличении скорости над кипящим плотным слоем («густая» фаза) катализатора образуется зона с невысокой концентрацией частиц катализатора, выносимых газовым потоком из этого слоя. С ростом скорости газа все больше частиц уносится из нижнего кипящего слоя, одновременно увеличивается объем этого слоя и уменьшается его плотность. Наоборот, плотность верхней «разбавленной» фазы при этом увеличивается. Отсюда следует, что плотность слоя можно менять в некоторых границах путем изменения количества пропускаемого через него газа или паров сырья.
При форсированной подаче газа плотный слой, расширяясь и достигая плотности среды в верхней зоне, превращается в однородный разбавленный поток взвеси твердых частиц в газе. Если скорость такого потока резко снизить, введя его в сосуд большего диаметра, то смесь расслоится, и в нижней части сосуда снова образуется относительно плотный кипящий слой катализатора х.
Отмеченные свойства рассмотренных смесей используются как при осуществлении процесса каталитического крекинга дестиллат-ного сырья, так и при регенерации катализатора.
Процесс каталитического крекинга в кипящем слое пылевидного или микросферического катализатора был назван процессом флюид. Слово «флюид» латинского происхождения и в переводе означает текучий.
Схема движения катализатора, потоков сырья и воздуха на крет кинг-установке флюид показана на фиг. 48. Регенерированный горячий катализатор из регенератора 1 самотеком спускается по стояку 2 в узел смешения 3, где он приходит в контакт с предварительно подогретым в змеевиках печи 19 дестиллатным сырьем. При контактировании с горячим катализатором сырье испаряется. Дальше смесь по трубопроводу 4 поступает в реактор 5. Скорость потока в реакторе резко уменьшается, вследствие чего основная масса твердых частиц катализатора осаждается в кипящем плотном слое 6. Высоту уровня плотного слоя устанавливают такой, чтобы обеспечить требуемое время пребывания в нем паров и желаемую глубину их крекинга в присутствии катализатора. Выходящий из плотного слоя газо-паровой поток продуктов крекинга проходит верхнюю часть 7 реактора и расположенные внутри его циклонные сепараторы 8. Значительная часть уносимых частиц катализатора осаждается в верхней половине реактора до поступления потока в циклонные сепараторы. Циклоны служат для более полного отделения частиц и возврата их по трубам 9 иод уровень кипящего слоя в реакторе. Чем ниже скорость потока в верхней части реактора и больше высота этой части, тем полнее газо-паровой
1 Такой слой часто называют псевдоожиженным.
124
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
поток освобождается от увлеченных частичек катализатора и тем меньше загружаются циклоны катализатором.
Из реактора отработанный катализатор поступает через отпарную колонну 10 в отводящий стояк 11. В отпарной колонне катализатор продувается острым перегретым водяным паром с целью удаления углеводородных паров из катализатора. Тщательная продувка водяным паром необходима для сокращения потерь сырья и
уменьшения нагрузки регенератора. Однако ввод чрезмерно больших количеств водяного пара в отпарную колонну может привести к нарушению нормальной циркуляции катализатора — к подпору его.
Нижний конец стояка 11 присоединен ко второму узлу смешения 12. Здесь отработанный катализатор подхватывается потоком воздуха и по линии 13 транспортируется в регенератор 1. В регенераторе также в кипящем слое сжигается кокс, отложившийся при крекинге сырья на частицах катализатора. Регенерированный катализатор отводится через колодец 24 регенератора в стояк 2. В колодце, расположенном над распределительной решеткой 25,
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
125
катализатор продувается водяным паром для удаления продуктов сгорания.
Уносимые газами регенерации частицы катализатора улавливаются расположенными в верху регенератора циклонами 14, а иногда также вторичными улавливающими устройствами, находящимися вне регенератора. Газы регенерации, пройдя паровой котел-утилизатор 23 и устройство для дополнительного извлечения катализаторной пыли, выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Пар отделяется от воды в барабане 15.
По выходе из реактора продукты крекинга, кроме кокса, разделяются в колонне 16. В нижней секции 18 колонны тяжелый каталитический газойль отстаивается от катализаторной пыли. Отстоенный газойль выводится по трубопроводу через холодильник в резервуар. Остальная часть газойля вместе с катализаторной пылью направляется снизу секции 18 в узел смешения 3- Легкие продукты крекинга вместе с водяным паром, пройдя конденсатор 21, поступают в газоотделитель 22, откуда жирный газ и нестабильный бензин направляются на абсорбционно-газофракционирующую установку.
Количество выводимого из отпарной колонны 10 катализатора регулируется установленной на стояке 11 задвижкой 17, обычно управляемой от измерителя уровня катализатора в реакторе.
В кипящем слое и реактора и регенератора поддерживаются высокие концентрации катализатора как с целью уменьшения размеров этих аппаратов, так и для достижения нужной глубины крекинга сырья в реакторе и выжига кокса в регенераторе. Чтобы создать необходимую разность давлений, облегчающую циркуляцию массы частиц катализатора, в отводящих трубопроводах (стояки 2 и 11) поддерживают высокую концентрацию катализатора, а в подводящих трубопроводах (4 и 13) низкую.
Ниже приводятся данные о плотностях и скоростях смесей на разных участках.
Место измерения	Число килограммов катализатора в 1 м3 смеси	Скорость потока, м/ сек
В кипящем слое реактора и регенератора 		 В стояке регенерированного катализатора . 		 В подводящих трубопроводах . .	От 240 до 500, обычно от 400 до 480 От 240 до 480 От 16 до 80	0,3—0,6 (над уровнем кипящего слоя) 0,6-2,1 4,5—12,0
С увеличением скоростей потоков в катализаторопроводах усиливается их износ
126
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
Насыпной вес катализатора может изменяться от 480 до 880 кг/м? (навалом), а плотность самих частичек катализатора приблизительно равна 1400 кг[м\ Следует отметить, что плотность самой сыпучей массы катализатора зависит от степени ее уплотнения и может достигать после трамбовки 1200 кг)мй.
Температуру в реакторе регулируют главным образом путем изменения количества подаваемого в него катализатора, и изменения кратности его циркуляции. Регенерированный катализатор за счет выделяющейся при сжигании кокса теплоты нагревается до 540—620° и смешивается с сырьем, подогретым в теплообменниках до 200—250°, а при наличии на установке трубчатой печи приблизительно до 360°. Для улучшения условий испарения жидкого дестиллатного сырья в узел смешения 3 вводится перегретый водяной пар.
Вследствие вихревого перемешивания температура в разных точках плотного слоя практически одинакова. Однако при таком: перемешивании часть сырья и продуктов реакции слишком глубоко крекируется, что объясняется значительной внутренней циркуляцией больших масс катализатора и углеводородов и слишком долгим пребыванием отдельных порций сырья в зоне крекинга в плотном слое «кипящего» катализатора. Это является недостатком кре-кинг-системы флюид. Недостатком является также и то, что из реактора на регенерацию отводятся частицы катализатора с неодинаковым содержанием кокса. Наряду с закоксованными частицами из реактора непрерывно отводятся также частицы с еще достаточно высокой активностью.
Температуру в регенераторе регулируют, изменяя коксообра-зование в реакторе, так как количество выделяющегося в регенераторе тепла зависит от количества кокса, поступающего в него на сжигание из реактора. Значительная часть этого тепла выводится из регенератора катализатором и дальше передается сырью. Часть тепла, выделяющегося при сжигании кокса, уносится из регенератора продуктами сгорания. На многих установках флюид горячие газы регенерации перед поступлением их в дымовую трубу охлаждаются в паровом котле-утилизаторе с целью производства водяного пара.
Количество циркулирующего между реактором и регенератором катализатора зависит от мощности установки, температуры предварительного нагрева и качества сырья, температуры реакции, глубины крекинга сырья и других условий.
Ниже приведены основные данные, характеризующие режим работы реакторов и регенераторов промышленных установок каталитического крекинга флюид.
На 1 т сырья, поступающего в узел смешения, подается от 6 до 15 т регенерированного катализатора. Температуры: сырья перед контактированием его с катализатором от 200 до 360°; реге
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
127
нерации катализатора 540—620°; крекинга сырья в реакторе 430— 500°, газов регенерации на выходе из котла-утилизатора около 320°.
Давление по манометру в реакторе от 0,7 до 1,8 ати, в регенераторе от 0,3 до 0,8 ати; воздуха (для регенерации катализатора) на выкиде турбовоздуходувки до 1,1 ати.
Содержание кокса на отводимом из реактора катализаторе составляет от 0,8 до 1,5%, а на регенерированном катализаторе около 0,5% вес. Количество добавляемого в систему свежего катализатора составляет 0,10—0,30 т на 100 т исходного сырья.
Реактор представляет собой вертикальный стальной цилиндр с конусными днищами. Иногда верхнее днище делается сферической формы. Внизу реактора закреплена решетка, выполненная из ряда балок. Решетка служит для равномерного распределения катализатора и сырья по поперечному сечению реактора, а также является опорой для плотного кипящего слоя катализатора. В верху реактора установлены циклоны. Продукты крекинга — газы и пары — из циклонов направляются в ректификационную колонну. Выше распределительной решетки имеется вертикальная перегородка, образующая с одной стороны реактора секцию для отпарки отработанного катализатора. Обработанный водяным паром катализатор поступает из этой секции по трубопроводу в узел смешения с воздухом.
Размеры реактора и соотношения между его линейными размерами зависят от мощности и типа крекинг-установки. На установках, перерабатывающих -1600—2000 т/сутки сырья, применяются реакторы диаметром от 4 до 7 м и высотой до 18 м. Для снижения потерь тепла и улучшения условий работы реакторы снаружи изолированы.
Регенератор установки флюид представляет собой вертикальный стальной сосуд с днищами конической формы. Внутренняя поверхность регенератора облицована огнеупорным кирпичом и специальным изоляционным материалом, выдерживающим высокие температуры. Внутренняя облицовка должна быть достаточной толщины, чтобы температура стального корпуса регенератора не превышала 70°.
Внизу регенератора расположены распределительная решетка,, а также сливные вертикальные перегородки и патрубки для ввода и вывода потоков. Устройство одного из крупных регенераторов с обслуживающими его двухступенчатыми циклонами показано на фиг. 49. Газы выводятся сверху регенератора по выходе их: из циклонов. Объемы и размеры регенераторов зависят от их производительности по количеству сжигаемого кокса. Регенераторы, в которых сжигается 3—4 т кокса в час, имеют размеры: диаметр 6—8 м, общая высота от 10 до 18 м.
В рабочем состоянии в регенераторе средней производительности находится 60—100 т катализатора, а в реакторе от 20 до 50 т..
128
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
Важно поддерживать однородное распределение воздуха по поперечному сечению регенератора, не допуская большого его избытка в одной части и недостатка в другой.
Для выделения частиц регенератора, и реактора выход газов регенерации.
Вход закоксованного катализатора с воздухом
Фиг. 49. Схема устройства регенератора с двухступенчатыми циклонами.
1 — двухступенчатые циклоны; 2—распределительная решетка; 3 — патрубок для потока катализатора, циркулирующего через холодильник; 4 — выход регенерированного катализатора; 5 — футеровка.
катализатора из газов и паров в верху установлены батарейные центробежные пылеуловители или циклоны. В циклоне взвешенные частицы катализатора осаждаются под влиянием центробежной силы, создаваемой за счет скорости и изменения направления потока газов и паров.
На фиг. 50 изображена схема одного из батарейных циклонов, включающего ряд элементов, называемых -малыми циклонами, где собственно и происходят улавливание пыли и очистка газа.
Загрязненный катализаторной пылью поток, войдя в пространство между двумя трубными решетками батарейного циклона, распределяется по отдельным элементам. Каждый элемент состоит из следующих частей (фиг. 51): сепарирующей вертикальной цилиндрической трубки 1 с открытой снизу конической частью 2, выводной трубки для очищенного газа и направляющих лопаток 3 (иногда винтовых лопастей) для завихрения подлежащего очистке газа. Газ, проходя сверху вниз кольцевое пространство, образуемое сепарирующей и выводной трубками, завихряется и поступает в сепарирующую трубку. Здесь под действием центробежной силы частицы пыли осаждаются на стенках и ссыпаются через нижний открытый конец трубки в конусную часть батарейного циклона. Отсюда пыль возвращается по стояку в густой слой катали
затора. Газ, освобожденный в значительной степени от пыли, собирается над верхней трубной решеткой и непрерывно отводится из батарейного циклона.
В реакторах катализаторная пыль отделяется от паров продуктов крекинга в нескольких параллельно включенных одноступенчатых батарейных циклонах. Регенераторы оборудуются двух-и трехступенчатыми циклонами. На фиг. 52 показано расположение .двенадцати трехступенчатых циклонов (всего 36) в одном из круп-
Установки, с циркуляцией пылевидного катализатора
129
ных регенераторов. На входе в циклоны скорость газов составляет 12—18 м/сек.
На ряде установок дополнительное улавливание пыли из газов
регенерации осуществляется
в электроосадителях, расположен-
ных за паровыми котлами-
утилизаторами. В отдельных случаях заменяют
пыль улавливается нисходя -
щим потоком дестиллатного сырья установки (см. фиг. 13). В таких колоннах сырье промывает горячие газы и одно временно нагревается за
скруббером, где
Фиг. 51. Элемент циклона.
Фиг. 50. Схема батарейного циклона для улавливания пыли.
счет их тепла. Электроосадители и колонны мокрой очистки относят к вторичным улавливающим устройствам.
При хорошей работе пылеулавливающих устройств сокращаются
9 Заказ 215.
130
Установка с циркуляцией пылевидного катализатора
потери катализатора и уменьшается загрязнение атмосферы и территории вокруг установки.
В ректификационной колонне сложная смесь газов и паров — продуктов реакции и непрореагировавшего сырья — разделяется на менее сложные смеси. Внизу колонны поступающий из реактора перегретый газо-паровой поток охлаждается потоком жидкости приблизительно до 330° и отмывается от катализаторной мелочи в зоне каскадных тарелок. Типы каскадных тарелок приведены на фиг. 53. Нижняя конусная часть колонны служит для отстоя жидкого тяжелого каталитического газойля от катализаторной
Фиг. 52. Схема расположения трехступенчатых циклонов в регенераторе. 1 — корпус; 2 — решетка; 3 — линии вывода катализатора; 4 — трубопроводы для вывода газов регенерации; 5 — опора; «—линия ввода отработанного катализатора; 7 — циклоны.
мелочи. Сверху колонны отводятся газы, бензиновые и водяные пары. Легкий керосиновый дестиллат выводится в жидком виде из выносной отпарной колонны. Из второй выпарной колонны получают легкий каталитический газойль. Значительная часть (около 70%) тяжелого каталитического газойля после отстоя внизу колонны направляется в резервуар, а остальная его часть, содержащая около 10% по весу катализатора, возвращается насосом в сырьевой узел реактора. Температуру жидкости внизу колонны поддерживают обычно не выше 350°, чтобы избежать образования и отложения кокса. С понижением температуры облегчается фракционный состав каталитического газойля и снижается его температура вспышки. Первое ведет к недобору легких фракций, а второе к затруднениям при использовании тяжелого газойля в качестве компонента котельного топлива.
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
131
При* достаточном орошении каскадных тарелок катализатор отмывается полностью. Над каскадными тарелками располагаются колпачковые тарелки. В колоннах установок небольшой и умеренной мощности ставят колпачковые тарелки с одним стоком жидкости (фиг. 54,а), а в колоннах большого диаметра тарелки двух типов: с центральным сливным устройством и с двусторонними стоками (фиг. 54, б).
Общее число колпачковых тарелок в колонне от 15 до 24, а в каждой из боковых отпарных колонн от 4 до 6. Диаметры применяемых ректификационных колонн от 3 до 6 м в зависимости от пропускной способности установки, глубины крекинга сырья, количества рециркулирующего газойля и других условий.
Давление внутри колонны, обычно не превышающее 1 ат по манометру, поддерживается более низким, чем в реакторе. В таких колоннах
широко применяется промежуточное циркуляционное орошение. Схема орошения одной из колонн и соединения ее с теплообменными аппаратами показана на фиг. 10 в главе второй. Там же приведен температурный режим секций ректификации и под-
Фиг. 54. Типы колпачковых тарелок.
готовки сырья.
Применительно к процессу крекинга, осуществляемому в кипящем слое пылевидного или микросферического катализатора, объемную скорость определяют как отношение веса сырья, вводимого в реактор в час, к весу находящегося в нем катализатора. Часто это отношение называют не объемной, а весовой или массовой скоростью (что более правильно), поскольку в данном случае количе
132
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
ства сырья и катализатора измеряются весовыми единицами, а не объемными (см. стр. 79).
Помимо молотого пылевидного катализатора, на установках флюид применяют также формованный синтетический микросфе-рический катализатор с частицами размером около 40 микрон
Фиг. 55. Лабораторная установка для определения активности катализатора в стационарном слое.
1 — сосуд для сырья (солярового дестиллата); 2 — реактор; 3 — стеклянные шарики;
4 — слой гранул катализатора; 5 — газовые часы; 6 — стабилизатор; 7 — конденсатор;
8 — приемник; 9 — насос.
(используется на установках, имеющих электроосадители) и около 60 микрон (на установках, не имеющих вторичных улавливающих устройств). По сравнению с порошкообразным сферический катализатор при циркуляции меньше измельчается сам и в меньшей степени истирает аппараты и трубопроводы.
Регулярно отбираемые на действующих установках пробы катализатора испытываются на активность, содержание кокса, стойкость против истирания и воздействия водяного пара, загрязнение металлами. Одновременно определяются фракционный состав катализатора (по размеру частиц), удельная поверхность пор, объем и средний диаметр пор. При проверке равновесной активности катализатора путем крекинга сырья серьезное внимание обращают на количество образующегося кокса, поскольку эксплуатационные расходы на заводской установке зависят от его выхода. Снижение выхода кокса уменьшает расход воздуха и энергии на его сжатие, нагрузку и износ циклонных сепараторов, а также сокращает потери катализатора, уносимого в атмосферу газами регенерации.
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
133
Вследствие трудности создания устойчивого вихревого слоя
пылевидного катализатора в реакторе небольшого размера и возможного проскока паров сырья через такой слой активность ката-
лизатора определяют в реакторе со слоем
неподвижного таблети-
рованного катализатора (приготовленного
Схема лабораторного прибора для
из порошкообразного).
определения активности катализатора показана на фиг. 55.
С целью выяснения влияния водяного пара на активность катализатора пробу последнего помещают в лабораторный реактор (фиг. 56) и обрабатывают при 565° и 4,2 ата водяным паром в течение суток.
Фиг. 57. Схема конвертора.
1 — циклон; 2 — отпарная секция; 3 — реактор; 4 — регенератор; 5 — прорези для перехода отработанного катализатора в секцию отпарки; 6 — регулирующий клапан.
Фиг. 56. Лабораторный прибор для обработки катализатора перегретым водяным паром.
1 — бюретка для воды; 2 — подогреватель;
3 — реактор; I — стеклянные шарики; 5 — слой гранул катализатора; « — регулирующий клапан; 7 — насос.
Испытывается таблетированный предварительно регенерированный катализатор, приготовленный из пылевидного. После обработки водяным паром определяется активность катализатора, которая сопоставляется с первоначальной его активностью. По разности судят о стойкости катализатора.
Кроме описанной крекинг-установки флюид (фиг. 48), в промышленности применяются и другие установки этой системы, в частности с вертикальными комбинированными аппаратами, в которых реактор расположен непосредственно над регенератором. Устройство одного из таких аппаратов, называемого иногда конвертором, видно из фиг. 57.
134
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
Реактор и регенератор соединены прямыми внутренними ката-лизаторопроводами. Подъем регенерированного катализатора осуществляется потоком сырья, подаваемым в смеси с небольшим количеством водяного пара в полый вертикальный стержень игольчатого клапана.
При контактировании с горячим катализатором сырье испаряется. Смесь паров сырья с микросферическим катализатором, пройдя стояк, поступает через распределительную решетку реактора в кипящий слой катализатора. Внизу регенератора расположен цилиндрический колодец высотой 1—2 м с круговым распределителем водяного пара. Водяной пар вводится в колодец для того, чтобы избежать слеживания катализатора, и для удаления из последнего газов регенерации. Из колодца катализатор засасывается сырьем и транспортируется в реактор.
Из рабочей зоны реактора отработанный катализатор поступает через прямоугольные прорези вертикальной перегородки в секцию отпарки, где он обрабатывается перегретым водяным паром. Освобожденный от углеводородов катализатор возвращается самотеком по второму вертикальному катализаторопроводу в низ регенератора. Количество поступающего в регенератор катализатора регулируется клапаном специальной конструкции.
Подогретый воздух для сжигания кокса подается под распределительную решетку регенератора. Чтобы не происходило догорания окиси углерода, предусмотрены разбрызгиватели очищенной (умягченной) воды. Газы регенерации перед выводом их в дымовую трубу освобождаются в циклонах от катализаторной пыли.
Уровни катализатора в отпарной секции и реакторе регулируются нижним клапаном. Водяной пар подается в отпарную секцию в таком количестве, чтобы слой катализатора в ней был менее плотный, чем в реакторе. Вследствие разности плотностей катализатор переходит через прорези перегородки из реактора в отпарную секцию. Для нормальной работы весьма важно, чтобы катализатор не накапливался в одних зонах за счет опорожнения других.
На одной из описанных в литературе установок производительностью 1160 т[сутки свежего сырья и 365 т[сутки рециркулирующего каталитического газойля при рабочих условиях в реакторе находится 44,2 т катализатора, в секции отпарки 14,4 т и в регенераторе 96,4 т, т. е. приблизительно в 2 раза больше, чем в реакторе.
В последнее время стали применять конверторы с регенератором, расположенным над реактором, что позволяет вести процесс крекинга при повышенном давлении (1,1 ати вместо 0,6 ати), а процесс регенерации катализатора при пониженном давлении (0,7 ати вместо 1,2 ати). При этом сокращаются эксплуатационные расходы, так как с увеличением давления в реакторе газы крекинга поступают к компрессорам под повышенным давлением. Кроме
Установки с циркуляцией пылевидного катализатора
135
того, с понижением давления в регенераторе уменьшается затрата энергии на подачу в него воздуха воздуходувками.
Ниже приведены размеры конвертора одной из установок типа ортофлоу для каталитического крекинга 1500 т [сутки свежего сырья.
Аппараты	Внутренний диаметр, м	Высота цилиндрической части, м
Регенератор (расположен над реактором) 	 Реактор (включая отпарную сек-	8	19,4
		
цию)		5	15,4
Общая высота конвертора этой установки равна 37.8 м.
Кратко описанные в этой главе установки оснащены большим числом контрольно-измерительных и автоматических приборов.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТАНОВОК КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ШАРИКОВОГО КАТАЛИЗАТОРА
§ 1. ПУСК УСТАНОВКИ1
Пуск установки состоит из самостоятельных операций по пуску реакторной части и пуску нагревательно-фракционирующей части.
Обычно пуск установки начинается с пуска реакторной части, который продолжается различное время в зависимости от того, пускается ли установка впервые или после планово-предупредительного ремонта. В пэрвом случае из-за необходимости подсушки свежего катализатора при медленном его разогреве для полной готовности реакторной части необходимо от 6 до 8 дней в зависимости от количества катализатора, находящегося в аппаратуре. Во втором случае пуск реакторной части занимает 24—48 час.
Когда до включения реактора на поток паров сырья остается 10—14 час., приступают к пуску нагревательно-фракционирующей части с таким расчетом, чтобы к тому времени, когда катализатор разогреется до заданной температуры, сырье было доведено до парообразного состояния и достаточно нагрето для ввода его в реактор.
Ниже описан пуск установки после планово-предупредительного ремонта.
Осмотр аппаратуры
Нормальному пуску реакторной части предшествует тщательный осмотр всех аппаратов.
При осмотре бункера пневмоподъемника следует обращать внимание на состояние сальникового уплотнения концов пневмоиодъ-емников, выходящих в бункер, и замерных приспособлений уровня катализатора.
При работе реактора из-за неплотности между корпусом аппарата и нижней трубной решеткой разделительной зоны возможны
1 Пуск установки и другие вопросы рассмотрены в данной главе применительно к установке, изображенной на фиг. 27.
Пуск установки
137
просыпание катализатора и унос его парами в ректификационную колонну, что может привести к повышенному расходу катализатора, нарушению нормальной работы колонны и преждевременной остановке установки. Поэтому в период осмотра реактора, перед пуском, надо убедиться в надежности уплотнения между корпусом аппарата и нижней трубной решеткой.
Для обеспечения равномерного движения катализатора в системе надо тщательно отрегулировать при ремонте выравнивающие устройства в реакторе и регенераторе. Нужно помнить, что прекращение работы (засорение) каждой воронки приводит к неравномерному движению катализатора в аппарате и нарушению технологического режима.
В регенераторе нужно проверить правильность положения желобов для входа и выхода дымовых газов. До закрытия люков регенератора необходимо подвергнуть гидравлической опрессовке змеевики водяного охлаждения и убедиться в их плотности.
При осмотре загрузочных устройств (дозеров) необходимо проверять плавность хода винта при открытии и закрытии гильзы, полноту открытия и закрытия гильзы и затвора, равномерность ссыпания катализатора по всему периметру дозера й работоспособность системы для подачи газа на продувку сальников подъемников во избежание их заклинивания при работе.
При осмотре необходимо убедиться, что все заглушки, поставленные во время ремонта, удалены. Невыполнение этого правила может привести при пуске к недопустимому повышению давления и даже к разрыву трубопровода или аппарата.
Одновременно с осмотром аппаратуры проверяется исправность контрольно-измерительных приборов.
После окончания всех подготовительных работ приступают к загрузке аппаратуры катализатором. Обычно во время ремонта катализатор хранится в запасном бункере, откуда он по соответствующему трубопроводу самотеком поступает в систему. Включают в работу воздуходувку, продувают воздуховоды и, постепенно нагружая пневмоподъемники катализатором, приступают к догрузке им аппаратуры.
К этому времени зажигают форсунки в топке под давлением и дальнейшую загрузку ведут уже подогретым воздухом, заполняя аппаратуру катализатором до создания средних уровней в бункерах реактора и регенератора.
После загрузки аппаратуры начинают осуществлять циркуляцию катализатора. По заполнении реактора и регенератора катализатором осматривают нижний выравниватель потока через нижние люки реактора; продувают сжатым воздухом все коллекторы для ввода и вывода смеси газов, удаляя из них катализатор, попавший туда при заполнении аппарата катализатором.
138 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
Циркуляция катализатора
После заполнения системы катализатором приступают к его циркуляции с производительностью, равной 50% от нормальной.
Налаживая режим пневмоподъемников, вначале подают относительно небольшое количество воздуха, меньше того, которое требуется для устойчивой работы пневмотранспорта, после этого добавляют 500—1000 м3/час воздуха, доводя количество его до нормального для данного количества циркулирующего катализатора.
При этом следят за давлением в дозерах. Каждому заданному количеству циркулирующего катализатора соответствует определенное давление воздуха, поступающего в пневмоподъемники.
Неравномерный прогрев циркулирующего катализатора приводит к неустойчивой работе пневмоподъемников, к нарушению и часто прекращению циркуляции вследствие оседания катализатора и завала дозеров катализатором из стволов пневмоподъемников. В этом случае следует продуть забившийся дозер и вновь приступить к циркуляции.
Начав циркуляцию катализатора, приступают к его постепенному прогреву. В первый период циркуляции температура воздуха, подаваемого в пневмоподъемники, поддерживается на уровне 180—200° во избежание конденсации влаги и поглощения ее катализатором. Такую температуру воздуха поддерживают до установления постоянной температуры циркулирующего катализатора в аппаратуре. После прекращения подъема температуры катализатора продолжают циркуляцию его еще 2 часа при той же температуре воздуха (180—200°).
Циркулирующий в аппаратуре катализатор нагревается ступенчато. Температуру греющего воздуха повышают последовательно до 250, 300, 400 500 и 600—650°. Температуру воздуха при переходе на следующую ступень нагрева повышают через 2 часа после достижения практически постоянной температуры циркулирующего катализатора. Переходы со ступени на ступень осуществляются постепенно и плавно. Температура воздуха поддерживается на уровне 600—650° до тех пор, пока катализатор не будет нагрет до 350—380°.
Кроме подогрева катализатора подаваемым в пневмоподъемники воздухом, дополнительно прогревают катализатор в самом регенераторе. Для этого зажигают форсунки в топке под давлением, включают воздуходувку, питающую воздухом регенератор, и горячими продуктами сгорания топлива прогревают катализатор. Дополнительный прогрев катализатора в регенераторе начинают вести при достижении температуры катализатора в аппаратуре 120—130°.
Пуск установки
139
Подачу воздуха в регенератор увеличивают после нагрева катализатора до 250—275°, равномерно распределяя воздух по всем секциям регенератора. Это делается с целью форсирования нагрева катализатора в системе.
По мере разогрева системы постепенно увеличивают количество циркулирующего в системе катализатора с доведением его до рабочего.
При понижении уровней катализатора в бункерах пневмоподъемников систему догружают свежим катализатором. Эта часть свежего катализатора обязательно предварительно подогревается в бункере-подогревателе до температуры циркулирующего катализатора, но не свыше 250°.
Шариковый алюмосиликатный катализатор с сильно развитой внутренней поверхностью поглощает значительное количество влаги. Катализатор, поглотивший влагу, от резкого нагрева (дымовыми газами или нагретым катализатором в системе) разрушается.
В целях уменьшения разрушения катализатора от растрескивания и снижения тем самым расхода катализатора рекомендуется описанный выше метод плавного нагрева катализатора как циркулирующего в системе, так и добавляемого свежего.
С самого начала циркуляции катализатора налаживается циркуляция воды в системе охлаждающих змеевиков. Паровой барабан заполняется конденсатом или умягченной водой до нормального уровня. Одновременно с началом циркуляции воду подогревают до 120—140° для удаления растворенного воздуха.
Включение отвеивателя для удаления мелочи из катализатора
В процессе циркуляции катализатора в системе происходит частичное разрушение непрочных шариков, что приводит к накоплению в циркулирующем потоке катализатора мелочи — обломков гранул и фракций катализатора, состоящих из частиц до 2 мм в поперечнике.
Практически установлено, что нормальная работа установки каталитического крекинга с циркуляцией шарикового катализатора может быть обеспечена при содержании крошки в катализаторе не более 1,5% . Поэтому удаление мелочи из потока циркулирующего катализатора необходимо.
Наиболее мелкие пылеобразные частицы катализатора в значительной степени выносятся из системы потоком дымовых газов, подаваемых в пневмоподъемники. Удаление оставшейся мелочи и более крупных частиц производится при помощи отвеивателя и циклонного сепаратора (фиг. 58). Как видно из приведенной схемы, принцип работы отвеивателя состоит в следующем. В спускаю-
140 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
Фиг. 58. Отвеиватель.
1 — циклонный сепаратор; 2 — сепаратор катализатора; 3—доэер; — задвижка.
технологического режима,
щийся разреженный поток части закоксованного катализатора (около 5% от циркулирующего) противотоком подается смесь воздуха с горячими дымовыми газами. При этом пыль и мелкие частицы катализатора увлекаются вверх и поступают в циклонный сепаратор , а основная масса катализатора проходит вниз, возвращаясь в систему циркулирующего катализатора . Уловленная в циклонном сепараторе мелкая крошка собирается в бункере.
Дымовые газы подаются в отве-иватель в таком количестве, чтобы в улавливаемой циклоном мелочи содержалось не более 2^-3% фракции катализатора состоящей из частиц больше 2 мм в поперечнике. Если содержание этой фрак щ и в мелочи увеличивается, то нужно уменьшить количество подаваемых в отвеиватель дымовых газов и наоборот.
Повышенное содержание катали-заторной мелочи в системе увеличивает износ катализатора и способ
ствует подписанию катализатора. Кроме того, это приводит к неравномерному движению потока катализатора в аппаратуре, нарушению
неравномерному коксоотложению на
катализаторе и ухудшению его регенерации.
Разогрев нагревательно-фракционирующей части
После того, как катализатор нагреется до 175—200°, и после тщательного осмотра печей, ректификационной колонны, теплообменников и т. д. начинают закачивать сырье через теплообменники и трубчатую печь в ректификационную колонну.
Перед закачкой сырья аппараты нагревательно-фракционирующей части тщательно зачищают от попавшей в них воды, затем опрессовывают теплообменники и печь холодным сырьем.
По окончании гидравлического испытания приступают к холодной циркуляции сырья.
При холодной циркуляции проверяют правильность всех переключений, убеждаются в отсутствии заглушек и в плотности саль
Пуск установки
141
никовых уплотнений и фланцевых соединений. После того нак будут устранены все дефекты, обнаруженные в период холодной циркуляции, и установлены соответствующие уровни в аппаратуре, приступают к шуровке печи, соблюдая необходимые правила безопасности.
Подъем температуры сырья на выходе из печи ведут со скоростью 25—30° в час. При этом проверяют состояние оборудования и при обнаружении течей в двойниках (ретурбендах) или других дефектов принимают меры к их устранению.
К горячей циркуляции следует приступать при достижении температуры катализатора в системе не менее 200—250°. Когда температура сырья внизу колонны достигнет 130—150°, подъем температуры прекращают и дают выдержку при этой температуре в течение времени, необходимого для полного испарения воды, находящейся в системе. После этого продолжают нагрев сырья. Конец испарения воды определяется по прекращению шума в колонне и повышению температуры верха колонны выше 100°.
Дальше температуру сырья на выходе из печи продолжают поднимать со скоростью 30—35° в час, доводя ее до 450—490°. После этого для подогрева трубопровода подачи сырья в реактор пары направляют к узлу реактора и по обводным линиям в низ ректификационной колонны.
Для пуска и работы установки необходимо иметь достаточное количество водяного пара, перегретого до 490—500°.
В зависимости от типа установки пароперегреватель может быть самостоятельным или находиться в конвекционной камере сырьевой печи.
Подготовка к включению реактора
Работа всей установки каталитического крекинга в значительной степени зависит от нормальной работы реактора и реакторной части. Большое значение имеют подготовка к включению и включение реактора на поток паров сырья.
Перед включением реактора на поток паров сырья необходимо провести следующие работы.
1.	Полностью перевести нагревательно-фракционирующую часть установки с горячей циркуляции на прием свежего сырья за 10— 15 мин. до включения реактора, поддерживая при этом средний уровень жидкости внизу колонны.
2.	Прогреть паропровод для подачи перегретого водяного пара в зону отпарки реактора. Перед задвижкой на линии входа пара в реактор через дренажный краник должен выходить сухой пар без признаков конденсата.
3.	Установить циркуляцию катализатора в соответствии с заданным режимом и отрегулировать пневмотранспорт, обеспечивая <его устойчивую работу до включения реактора. Обычно в началь
142 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
ный период пуска установки циркуляцию катализатора поддер-живают на 10—15% ниже эксплуатационной. Это необходимо для увеличения времени пребывания катализатора в регенераторе и облегчения регенерации первых порций закоксованного катализатора, поступающих в регенератор при низкой температуре. Пониженная циркуляция катализатора продолжается до момента повышения температуры катализатора на входе в регенератор до 425—430° (после включения реактора).
4.	Обеспечить нормальные уровни катализатора в бункерах пневмоподъемников.
5.	Проверить правильность переключений на газо- и продукто-проводах, предупредив персоналы газовой компрессорной и газофракционирующей установки о включении реактора.
6.	Обеспечить нормальную работу уровнемеров и счетчиков катализатора.
7.	Отрегулировать работу системы водяного охлаждения регенератора, предварительно создав запас умягченной воды.
После выполнения перечисленных операций можно приступать к включению реактора.
Включение реактора на поток паров сырья
При включении реактора последовательно выполняются следующие операции.
Во избежание образования взрывчатой смеси воздуха с нагретыми нефтяными парами до включения подачи паров сырья из реактора полностью вытесняют воздух перегретым водяным паром. Водяной пар подается в течение 15—20 мин. в зону отпарки реактора и уходит через продувочную линию верхнего днища реактора. При повышении давления водяного пара в реакторе выше 0,7 ати движение катализатора может прекратиться. Поэтому ограничивают количество подаваемого водяного пара. Конец вытеснения воздуха из реактора определяется появлением водяного пара из продувочной линии, после чего задвижка на этой линии закрывается.
Плавно, в течение 10—15 мин., открывают задвижки на линии ввода сырья в реактор. После полного открытия задвижки на вводе сырья приступают к закрытию задвижек на обводных линиях узла реактора. Вначале задвижки перекрываются в течение 5—10 мин. на половину сечения; после этого делают выдержку продолжительностью 30 мин. и, если не наблюдается никаких осложнений, то задвижки закрывают полностью в последующие 5—10 мин. При этом давление в реакторе постепенно повышается.
Повышение давления до 0,5—0,6 ати не вызывает осложнения в работе и считается нормальным. При подъеме давления до 0,7 ати во избежание остановки циркуляции катализатора прекращают подачу паров сырья в реактор, открывая обводные линии.
Пуск установки
143.
Подготовка и вывод на режим регенератора
Регенерация катализатора осуществляется путем выжига кокса.. Избыток тепла, выделяющегося при сгорании кокса, отводится? водой, пропускаемой через охлаждающие змеевики.
Работа регенератора зависит от:
1)	количества подлежащего выжигу кокса;
2)	степени закоксованности катализатора;
3)	количества циркулирующего катализатора;
4)	содержания мелочи в катализаторе;
5)	температуры и количества воздуха в смеси с дымовыми газами, подаваемого в регенератор, и его распределения по секциям;
6)	температурного режима отдельных секций регенератора;
7)	количества и качества подаваемой воды для охлаждающих змеевиков и давления в системе циркуляции воды;
8)	работы реактора и другого оборудования установки.
Все это указывает на необходимость тщательного регулирования режима работы регенератора.
После включения реактора на поток паров сырья более тщательно следят за температурой катализатора в регенераторе. Обычно через 15—30 мин. после включения реактора в верхних секциях регенератора начинается подъем температуры, указывающий на начало горения кокса.
При подъеме температуры до 656° над четвертой секцией, считая сверху, увеличивают подачу воды в змеевики охлаждения.
В регенераторе с девятью секциями устанавливаются следующие температуры (в °C):
I секция				 430-500 	 480-580
II	» 		
III	» 			 550	- 630
IV	» 		
V	» 			 630—680
VI	» 			 660—689
VII	» . 				 660—680
VIII	» 			 650—660
IX	» 			 630—650
Катализатор на выходе из регенератора, т. е. после ступени охлаждения в IX секции, должен иметь температуру 500—550°.
Регулирование температурного режима по секциям может осуществляться путем изменения:
1)	температуры воздуха в смеси с дымовыми газами, поступающими из топки под давлением в регенератор;
2)	количества воздуха, подаваемого в регенератор, и распределения его по отдельным секциям;
3)	степени закоксованности катализатора (без. изменения кратности его циркуляции);
144 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
4)	часового количества циркулирующего катализатора.
Рассмотрим влияние всех этих факторов.
Температура подаваемого в регенератор воздуха. При среднем режиме температуру воздуха, подаваемого в регенератор, поддерживают на уровне 475—480°. В случае выжига большего количества кокса используют менее нагретый воздух с большим содержанием свободного кислорода.
Понижение температуры воздуха необходимо также и в том случае, если повышается температура катализатора на выходе из регенератора.
В начале пуска регенератора, а также при малом количестве выжигаемого кокса на катализаторе температуру воздуха на входе в регенератор несколько повышают.
Количество подаваемого в регенератор воздуха и распределение его по секциям. Воздух в регенератор вводится в таком количестве, чтобы обеспечить достаточно полный выжиг кокса на катализаторе, поступающем из реактора. При распределении воздуха по секциям руководствуются следующим.
В I и II секциях горение кокса только начинается, и катализатор имеет довольно низкую температуру. Чтобы ускорить горение, коэффициент избытка воздуха доводят до 1,2—1,5. Эти секции по сравнению с расположенными ниже менее нагружены в тепловом отношении.
В секциях 111,1V, V и VI, где выжигается основное количество кокса (до 60%), процесс ведется при температуре 550—680°. В эти секции воздух подается в количестве, обеспечивающем содержание в отходящих из секций дымовых газах не более 0,5% окиси углерода и около 3% объемн. кислорода (считая на сухой газ). Состав газов контролируется автоматическими газоанализаторами или лабораторными анализами.
В нижних секциях регенератора — VII и VIII — при малых количествах кокса катализатор охлаждается.
При больших количествах кокса в этих секциях выгорает глубинный кокс, не сгоревший ранее из-за медленного проникновения молекул кислорода в глубинные поры катализатора; в этом случае увеличивают подачу воздуха в указанные секции.
Общее количество воздуха, подаваемого в регенератор, зависит от степени закоксованности катализатора, общего количества вы жигаемого кокса, содержания свободного кислорода в дымовых газах на входе и на выходе из регенератора и процента остаточного кокса на катализаторе после регенератора.
Вначале задается предварительный режим регенератора, который уточняется в процессе последующей работы.
При нормальных рабочих условиях дымовые газы на выходе из регенератора содержат окиси углерода не более 0,5% и кислорода от 2,0 до 3,0% объемн.
Пуск установки
145
При избытке подаваемого воздуха возможен вынос катализатора из регенератора дымовыми газами через желоба и коллекторы (при выносе слышны удары в выводящих трубах).
При недостатке воздуха и, следовательно, свободного кислорода кокс на катализаторе выжигается неполностью с образованием повышенного количества окиси углерода. При этом в сборном коллекторе для выводимых из регенератора дымовых газов происходит смешение окиси углерода с дымовыми газами из других секций. В этом случае происходит дожиг окиси углерода со значительным выделением тепла, сопровождающийся резким подъемом температуры в сборном коллекторе до 1000°, а иногда и выше. Такой ненормально высокий подъем температуры приводит к усиленному износу сборного коллектора и к порче занесенного в него катализатора.
Если температура дымовых газов на выходе из общих сборных коллекторов регенератора превышает 650°, это указывает на начало дожита окиси углерода. Для прекращения его необходимо резко уменьшить подачу воздуха в верхнюю часть регенератора.
Степень закоксованности катализатора (без изменения его циркуляции). При регулировании работы регенератора учитывают степень закоксованности катализатора.
Количество кокса, отлагающегося на катализаторе в реакторе, зависит от температуры крекинга, объемной скорости и состава сырья, активности катализатора и кратности его циркуляции. Меняя режим работы реактора и состав сырья, можно регулировать степень закоксованности катализатора.
Часовое количество циркулирующего катализатора. При сохранении всех технологических показателей, включая и производительность по сырью, с увеличением количества циркулирующего катализатора в час общее количество образующегося кокса изменяется мало.
Относительное же количество кокса на катализаторе при этом резко снижается. Так, например, на одной из установок наблюдалась следующая зависимость.
Количество циркули- Количество кокса на руюшего катализатора, катализаторе, % вес. % вес.
100	1,5—1,6
120	1,2—1,3
140	0,9—1,1
Снижение содержания кокса на катализаторе приводит, с одной стороны, к улучшению условий выжига его, так как в этом случае основная масса кокса отлагается в верхних периферийных слоях катализатора; с другой стороны, при увеличении часового количества циркулирующего катализатора уменьшается время пребывания его в регенераторе, что снижает степень выжига кокса.
19 3;п.-аг 215.
146 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
Поэтому к регулированию коксообразования в реакторе путем изменения количества циркулирующего катализатора прибегают редко.
Другие работы при пуске установки
Перед включением реактора на поток паров сырья открывают выхрд газов только на факел. После включения реактора образующийся крекинг-газ вытесняет остатки воздуха из аппаратуры на факел. Эта продувка проводится в течение 8—10 мин. Более точное время продувки может быть определено путем сопоставления количества образующегося крекинг-газа по показаниям расходомера и объема аппаратуры, из которой вытесняется воздух.
Предупредив обслуживающий персонал газофракционирующей установки, направляют газ с установки каталитического крекинга на прием газовых компрессоров. Далее принимают меры по налаживанию режима во фракционирующей части установки.
§ 2.	ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТАНОВКИ НА РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ
В связи с особенностями установок каталитического крекинга с циркуляцией шарикового катализатора особое внимание уделяется эксплуатации реакторной части установки.
Условия, необходимые для работы реакторной части
При длительной и непрерывной работе реакторной части заданный технологический режим стабилизируется и поддержание его не вызывает особых затруднений.
Основным условием, определяющим непрерывную и нормальную работу реакторной части, является непрекращающаяся циркуляция катализатора в системе.
Прекращение циркуляции катализатора может привести к излишним отложениям кокса на катализаторе в реакторе и к повышенному расходу7 катализатора из-за частичного его разрушения при регенерации. Кроме того, с прекращением циркуляции катализатора усиливается пожарная опасность, так как при этом вследствие понижения уровня катализатора в стояке возможна фильтрация паров сырья через него в бункер иневмоподъемника, где пары могут воспламениться.
Необходимыми условиями нормальной работы реакторной части являются также равномерная подача необводненного сырья в реактор, подача достаточного количества перегретого водяного пара в зону отпарки, поддержание нормальных уровней катализатора в бункерах реактора и регенератора, непрерывное удаление ме--лочи из потока циркулирующего катализатора и нормальная регенерация катализатора в регенераторе до содержания кокса на восстановленном катализаторе не более 0,1—0,2% вес.
Эксплуатация установки на рабочем режиме
147
Существенное значение для поддержания требуемой циркуляции катализатора имеет также устойчивая работа пневмотранспорта при нормальных скоростях движения дымовых газов и катализатора в пневмоподъемниках.
Большая разность между температурами катализатора и газов приводит к разрушению катализатора и увеличению его расхода. Поэтому эта разность температур не должна быть слишком высокой.
Регулирование коксоотложения на катализаторе в реакторе
Работа установок каталитического крекинга в значительной степени зависит от работы реактора и, в частности, от выхода кокса при крекинге сырья.
Изменение режима работы реактора, направленное на повышение выхода бензина, приведет к увеличенному коксоотложению на катализаторе. В ряде случаев выжиг повышенного количества кокса с катализатора в регенераторе не обеспечивается и в таких случаях для нормальной работы реакторной части необходимо прибегать к регулированию коксообразования в реакторе. Коксообра-зование в реакторе может быть снижено несколькими способами.
Понижение температуры в реакционной зоне быстро дает положительные результаты и достигается снижением температуры паров сырья на выходе их из печи или охлаждением поступающего в реактор катализатора путем понижения температуры его внизу регенератора.
Коксообразование можно уменьшить также снижением производительности установки по сырью и рециркулирующему газойлю. В отдельных случаях этого же можно достигнуть подачей в реактор сырья с пониженной температурой конца кипения.
Во время пускового периода надо тщательно регулировать режим в реакторе, чтобы не допустить слишком большого коксоотложения на катализаторе до вывода регенератора на режим. С другой стороны, надо поддерживать заданную коксовую нагрузку, чтобы можно было выжечь кокс в регенераторе и чтобы температура катализатора на выходе из регенератора не была недопустимо низкой.
Для повышения коксообразования в реакторе повышают температуру в нем, увеличивают подачу рециркулирующего газойля.
Изложенное выше наглядно показывает, что, тщательно регулируя режим, можно добиться необходимого изменения показателей работы установки.
Налаживание и регулирование режима фракционирующей части
После перевода нагревательно-фракционирующей части с горячей циркуляции на свежее сырье и включения реактора на поток нефтяных паров приступают к налаживанию режима фракциони-
1(,*
148 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
рующей части установки. Подготавливаются к подаче орошения. Ввод орошения начинают осуществлять после того, как температура в верху колонны достигнет 130—140°.
При температуре жидкости внизу колонны 200—210° постепенно включают систему промежуточного циркуляционного орошения и одновременно включают автоматические приборы, регулирующие откачку избытка флегмы снизу колонны.
После выполнения указанных операций приступают к включению отпарной колонны. Порядок включения последней следующий.
Вначале убеждаются в отсутствии конденсата водяного пара в отпарной колонне, затем открывают задвижку на выходе паров из отпарной колонны в основную колонну и после этого открывают задвижки на линии поступления жидкости с тарелок основной колонны в отпарную колонну. Н с ;ольто позже в низ последней подают перегретый водяной пар. В дальнейшем работа фракционирующей части регулируется в соответствии с заданным режимом п анализами получаемых продуктов.
После получения продуктов требуемого фракционного состава они направляются в соответствующие приемники. Нестабильный бензин поступает в резервуары газофракционирующей установки, а легкий и тяжелый каталитические газойли в промежуточные резервуары установки.
§ 3.	НОРМАЛЬНАЯ ОСТАНОВКА УСТАНОВКИ
О предстоящей остановке ставят в известность все производственные участки, имеющпе отношение к работе крекинг-установки, в первую очередь предупреждают старшего оператора газофрак-ционирующей установки. Затем приступают к снижению производительности установки по сырью. Одновременно с этим снижают температуру сырья на выходе его из печи по 35—50° в час. Когда температура сырья понизится до 400°, выключают реактор. Для этого открывают задвижки на обводном трубопроводе, чтобы направить сырье мимо реактора, и одновременно закрывают задвижки на трубопроводе, подводящем пары сырья в реактор. Дальше по-с тупают следующим образом.
А. По реакторной части
Уменьшают подачу водяного пара в зону отпарки реактора на 50%, снижая при этом производительность пароперегревателя. Примерно через час после прекращения ввода сырья в реактор закрывают задвижки на трубопроводах, соединяющих реактор с колонной, и отключают подачу пара в зону отпарки. Когда температура водяного пара на выходе из пароперегревателя снизится примерно до 200°, подачу его во все аппараты прекращают.
Производственные неполадки и их устранение
149
Катализатор должен циркулировать в системе с заданной производительностью до достаточно полной регенерации его (содержание кокса 0,1%), затем производительность снижается на 25—30% и циркуляция продолжается до охлаждения катализатора в аппаратах реакторной части приблизительно до 320—350°. После этого, перекрыв заслонки на катализаторопроводах к дозерам и прекратив поступление к ним катализатора, закрывают подъемные гильзы дозеров и таким образом прекращают циркуляцию катализатора.
Температуру воздуха в топке под давлением начинают понижать через 2 часа после выключения реактора, доводя ее в течение 4 час. до 250°. Затем тушат форсунки и резко снижают подачу воздуха в топки под давлением; около 30% воздуха от нормального количества проходит топки, а остальное количество его сбрасывается в атмосферу. После охлаждения кладки топок под давлением останавливают воздуходувки.
Через час после прекращения циркуляции катализатора выключают подачу воды в змеевики водяного охлаждения регенератора. В случае необходимости реактор и регенератор полностью освобождают от катализатора.
Б. По нагревательно-фракционирующей части
Продолжают снижать температуру сырья на выходе из печи. Выключают отпарную колонну. При понижении температуры сырья до 350° прием его из резервуара прекращают и переводят установку на горячую циркуляцию. Вместе с этим в низ колонны подают охлажденную флегму в таком количестве, чтобы температура внизу колонны снижалась на 25—30° в час. Когда температура внизу колонны понизится до 240°, останавливают насос, подающий промежуточное циркуляционное орошение. После достаточного охлаждения колонны вначале уменьшают, а затем полностью прекращают подачу острого орошения на верх ее.
Горячую циркуляцию сырья через печь прекращают, когда температура его понизится до 200°. Змеевики печи продувают паром в аварийный бак или в ректификационную колонну. При необходимости всю аппаратуру освобождают от нефтепродуктов. Время, необходимое для проведения всех операций по нормальной остановке установки, зависит от опыта и квалификации обслуживающего персонала, схемы и мощности установки и метеорологических условий.
§ 4.	ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ НЕПОЛАДКИ И ИХ УСТРАНЕНИЕ Прекращение подачи электроэнергии
С прекращением подачи электроэнергии произойдут следующие нарушения работы оборудования, работающего от электропривода:
а)	остановятся все насосы, работающие от электропривода:
150 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
б)	остановятся электрические контрольно-измерительные приборы;
в)	остановятся воздуходувки;
г)	погаснут топки для нагрева воздуха;
д)	прекратится движение воздуха и катализатора;
е)	погаснут лампочки освещения.
При прекращении подачи электроэнергии необходимо:
1)	уменьшить подачу топлива к форсункам трубчатой печи;
2)	понизить производительность сырьевого насоса и в случае необходимости перейти на горячую циркуляцию;
3)	прекратить подачу сырья в реактор;
4)	закрыть полностью дозеры пневмоиодъемников путем опускания гильз;
5)	прекратить подачу топлива к форсункам топок под давлением;
6)	выключить воздуходувки;
7)	закрыть все шиберы на вводе воздуха в регенератор;
8)	перейти на циркуляцию воды через змеевики водяного охлаждения регенератора паровым насосом.
В случае длительного (более 30 мин.) отсутствия элекроэнер-гии установку останавливают полностью.
Прекращение подачи воды на охлаждение змеевиков в регенераторе
Перерыв в подаче охлаждающей воды для питания змеевиков системы водяного охлаждения регенератора может быть вызван выходом из строя горячих водяных насосов и недостатком умягченной воды.
Прекращение подачи воды резко нарушает температурный режим регенератора. При отсутствии охлаждения температура катализатора во всех секциях повысится.
При этом необходимо:
а)	прекратить подачу воздуха в регенератор, закрыв шиберы на подводящих воздуховодах;
б)	пустить водяной пар в змеевики регенератора;
в)	снизить производительность установки по свежему сырью. Одновременно с этим выясняют причину прекращения подачи воды и принимают меры к восстановлению ее циркуляции.
В случае отсутствия воды в течение долгого времени прекращают подачу сырья в реактор и переводят установку на циркуляцию.
Прекращение подачи пара
Прекращение подачи пара на установку может быть вызвано неполадками на теплоэлектроцентрали или аварийным состоянием магистральных паропроводов, питающих паром установку. Пре
Производственные неполадки и их устранение
151
кращение подачи пара влечет за собой остановку всех паровых насосов, в том числе и сырьевого, что приводит к приостановке движения потока сырья через трубчатую печь, нарушению нормального горения топлива из-за отсутствия распиливания жидкого топлива и прекращению отпарки нефтепродуктов из катализатора внизу реактора. Последнее может привести к попаданию углеводородных паров в'дозер пневмоподъемника и к их воспламенению. Кроме того, прекратится поступление водяного пара в пароперегреватель, что может привести к пережогу труб.
При прекращении подачи пара необходимо остановить нагре-вательно-фракционирующую часть установки, выключить подачу сырья в реактор и остановить реакторную часть установки и остатком пара в паропроводе продуть змеевики трубчатой печи по аварийной линии в ректификационную колонну.
Кроме указанных случаев (аварийного порядка), выключение реактора может быть вызвано и рядом других причин. Некоторые из этих причин связаны непосредственно с работой самого реактора (например, высоким содержанием кокса на катализаторе, выходящем из реактора, повышенным давлением в нем). Другими причинами выключения могут быть повышенное содержание кокса на регенерированном катализаторе, прекращение подачи воды в змеевики регенератора или их разрыв, прогар трубы в печи, слишком сильное разрушение катализатора или нарушение его циркуляции и длительная (более 10 мин.) посадка дозеров. Во всех этих случаях реактор выключается обычным порядком (см. § 3).
Повышение давления в реакторе
Когда давление в реакторе превысит 0,7 ати, циркуляция катализатора в системе может прекратиться. Повышение давления может быть вызвано разными причинами: резким увеличением производительности по сырью, попаданием воды вместе с сырьем, усиленным газообразованием из-за повышения температуры в реакционной зоне, увеличенной подачей пара в зону отпарки, недостаточным отсосом газов газовыми компрессорами, повышенным, уровнем жидкости в ректификационной колонне. В этих случаях принимают меры по устранению причин, вызвавших повышение давления. К числу таких мер следует отнести: перевод установки на переработку тщательно обезвоженного сырья, снижение температуры сырья на выходе из печи на 10—15°, сокращение подачи водяного пара в зону отпарки, усиление отсоса газа газовыми компрессорами, установление нормального уровня жидкости внизу ректификационной колонны.
152 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
Прекращение циркуляции катализатора
При внезапном прекращении циркуляции катализатора создается весьма напряженное положение на работающей установке и требуется быстрое принятие действенных мер для восстановления нормального движения катализатора в системе.
Прекращение циркуляции катализатора может быть вызвано следующими причинами.
а)	Зависанием катализатора в напорном стояке реактора. В этом случае необходимо закрыть дозеры, прекратить подачу воздуха в регенератор, а сырья в реактор. Принятые меры ведут к понижению давления в реакторе и устранению зависания катализатора. После этого восстанавливают, начиная с регенератора, циркуляцию катализатора.
б)	Отсутствием катализатора в бункере пневмоподъемника. При этом немедленно закрывают соответствующий дозер, догружают бункер до рабочего уровня катализатором и восстанавливают его циркуляцию.
в)	Повышенным давлением в регенераторе из-за избыточного количества подаваемого в него воздуха. В этом случае уменьшают поступление воздуха в регенератор и доводят давление до нормального значения.
г)	Повышенным давлением в регенераторе из-за течи змеевиков и испарения воды. В данном случае выключают поврежденный змеевик.
д)	Закупоркой катализатором пневмоподъемников. Необходимо закрыть дозеры и продуть нижнюю часть пневмоподъемников. Если это не приводит к нужным результатам и циркуляция катализатора не восстанавливается в течение 10 мин., то следует прекратить ввод сырья в реактор и воздуха в регенератор, увеличить циркуляцию воды через змеевики регенератора и продуть сжатым воздухом дозеры до полного освобождения их от катализатора.
Повышенное содержание кокса на катализаторе, выходящем из реактора
Содержание кокса на катализаторе может повышаться в результате увеличения производительности установки по сырью, высокой кратности рециркуляции каталитического газойля или повышения температуры в зоне крекинга. В этом случае прекращают подачу рециркулирующего газойля в реактор. Если это не помогает, снижают производительность установки по свежему сырью и температуру в реакторе.
Неполная регенерация катализатора
Причинами неполной регенерации катализатора могут быть недостаточная подача воздуха в регенератор и низкая температура катализатора в основных секциях выжига кокса.
Производственные неполадки и их устранение
153-
Повышенное содержание кокса на регенерированном катализаторе при повторном коксоотложении на нем способствует разрушению катализатора. Для более полного выжига кокса увеличивают подачу воздуха в регенератор, на короткое время повышают температуру воздуха и таким образом доводят температуру процесса регенерации до указанной в технологической карте.
Если принятые меры не дают желаемого результата, то продолжают регенерацию с прекращением подачи сырья в реактор. Только доведя содержание кокса на регенерированном катализаторе да нормальной величины (0,1—0,2%), постепенно восстанавливают подачу сырья. Раньше этого включение реактора категорически воспрещается.
Разрыв трубы змеевика водяного охлаждения регенератора
Разрыв трубы змеевика водяного охлаждения может произойти в результате прогара трубы из-за высокой температуры (при прекращении циркуляции воды) или износа стенок труб под действием потока катализатора. Высокое содержание солей и кислорода в воде ведет к отложению накипи на внутренних поверхностях змеевиков и к коррозии труб, что в свою очередь способствует их прогару. Признаками попадания воды в поток катализатора являются высокое содержание влаги в дымовых газах на выходе из регенератора (обнаруживается анализом дымовых газов на содержание влаги} и повышенное содержание крошки и пыли в катализаторе, отводимом из регенератора.
По анализам проб дымовых газов, отобранных из каждой секции, следует установить секцию с дефектной трубой. После этого дефектная секция временно выключается из потока циркулирующей воды.	'
В случае большой течи необходимо прекратить подачу сырья в реактор, перевести змеевики водяного охлаждения на питание паром и выключить подачу воздуха в регенератор.
Повышение температуры покидающих регенератор дымовых газов
В процессе эксплуатации регенератора температура дымовых газов может превысить нормальную вследствие догорания окиси углерода. При своевременном обнаружении этого явления необходимо перераспределить воздух по секциям, уменьшая подвод его к тем секциям, где имеется избыток кислорода в дымовых газах, выходящих из секции, и увеличивая его ввод в секции, где недостаточно кислорода. В случае резкого повышения температуры отходящих газов временно прекращают подачу воздуха в отдельные или во все секции.
154 Эксплуатация установок с циркуляцией шарикового катализатора
Недостаточная подача перегретого пара в зону отпарки реактора
Недостаточная подача перегретого пара в зону отпарки реактора вследствие прекращения подачи пара в пароперегреватель или неисправности контрольно-измерительных приборов приводит к поступлению в дозер и пневмоподъемник паров нефтепродуктов вместе с катализатором и к возможному их воспламенению. Во избежание этого восстанавливают нормальную подачу водяного пара в низ реактора.
Внезапная остановка воздуходувки
Воздуходувка может остановиться вследствие прекращения подачи электроэнергии или механических неполадок. При этом приостанавливается циркуляция катализатора. Во избежание «хлопка» в топке под давлением нужно немедленно прекратить подачу топлива, закрыв вентили у форсунок.
Повышенное образование крошки
Причинами увеличенного количества крошки в потоке катализатора могут быть чрезмерное закоксовывание катализатора, попадание воды в регенератор из-за разрыва труб змеевика водяного охлаждения, повышение температуры в регенераторе, недопустимо высокие скорости движения дымовых газов в пневмоподъемниках и т. д. Если содержание кокса на регенерированном катализаторе превышает 0,4%, то выключают подачу в реактор паров сырья, не прекращая регенерации катализатора. Реактор включают только при содержании кокса на катализаторе, выходящем из регенератора, не более 0,1—0,2%. Усиленное образование крошки возможно также при попадании воды в регенератор. В этом случае следует прекратить подачу сырья в реактор и воздуха в регенератор и принять необходимые меры.
Сброс сырьевого насоса
Сброс сырьевого насоса может произойти в результате механической неисправности насоса, отсутствия сырья в резервуаре или закрытия хлопушки в сырьевом резервуаре. При несвоевременном принятии необходимых мер сброс сырьевого насоса может привести к коксованию труб змеевиков печи. Во избежание этого следует своевременно прекратить подачу топлива к форсункам, остановить сырьевой насос и принять меры к обеспечению установки сырьем.
Произеодственные неполадки и их устранение	155
Прогар трубы в трубчатой печи
При прогаре трубы в трубчатой печи необходимо потушить форсунки, закрыть все отверстия в печи и подать пар в камеру сгорания; одновременно следует продуть змеевик печи. Если прогар произошел в радиантной секции или в верхних рядах конвекционной секции, продувать змеевик паром нужно против хода сырья, если прогар произошел в нижних рядах конвекционной секции, то необходимо продувать по ходу сырья. Кроме того, производят нормальную остановку всей реакторной части установки.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА БЕНЗИНОВ
При производстве на установках каталитического крекинга высококачественных базовых бензинов для авиатоплив обычно применяется двухступенчатый метод работы. Сущность его заключается в том, что моторный бензин с концом кипения 230—240°, получаемый при каталитическом крекинге из соляровых или керосиновых дестиллатов, подвергается облагораживанию — каталитической очистке. Эта обработка каталитического бензина, так называемого бензина первой ступени, проводится или на отдельной установке, подобной установке каталитического крекинга, или во втором параллельно работающем реакторе самой крекинг-установки. В последнем случае установка, кроме реактора, имеет дополнительную нагревательно-фракционирующую секцию.
В процессе каталитической очистки качество бензина улучшается, содержание непредельных углеводородов в бензине понижается, а ароматических углеводородов возрастает. В результате получается бензин с лучшим октановым числом и с повышенной устойчивостью к окислению. Кроме того, улучшению октановой характеристики бензинов после их каталитической очистки способствует снижение температуры его конца кипения (до 160—170°) по сравнению с концом кипения исходного сырья.
§ 1. СЫРЬЕ
Сырьем для установки каталитической очистки является моторный бензин каталитического крекинга после его предварительной практически полной дебутанизации, а иногда даже после его депен-танизации на газофракционирующей установке.
Предварительная дебутанизация проводится не только с целью извлечения из бензинов сырья для установок алкилирования, но и для того, чтобы не загружать реактор установки каталитической очистки бутан-бутиленовой фракцией, имеющей относительно высокое содержание олефиновых углеводородов и большой удельный объем по сравнению с фракциями бензина.
Продукты каталитической очистки
157
Ниже приведены свойства одного из образцов дебутанизированного каталитического бензина — сырья установки каталитической очистки.
Удельный	вес, </24°............. 0,754
Фракционный состав, °C: началт	кипения............... 42
10%	  60
до 100°	выкипает, % объемн. .	40
50%	...................... 142
90%	...................... 230
конец кипения................ 240
Отгоняется до конца кипения, % объемн.......................... 97,0
Остаток, % объемн............... 0,7
Испытание на медной пластинке . выдерживает Упругость паров при 38°, мм рт.	ст.	400
Октановое число (с добавкой 4 мл/кг
Р-9)	  85
Иодное число................. 16,5
Содержание непредельных, % .	.	.	7,0
» ароматических, %.	.	.	26,0
Большое значение для процесса каталитической очистки имеет температура конца кипения стабильного бензина первой ступени. Чем выше эта температура, т. е. чем больше в бензине тяжелых фракций, тем меньше процентное содержание фракций авиабензина в нем. Химический состав исходного сырья также влияет на выход целевого продукта при очистке; чем больше непредельных углеводородов в крекинг-бензине, тем выше выход газа и, следовательно, ниже отбор авиабензинового дестиллата.
§ 2. ПРОДУКТЫ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
На установках каталитической очистки получают:
1)	жирный газ;
2)	нестабильный авиабензиновый дестиллат;
3)	лигроин;
4)	полимеры.
Рассмотрим качества и составы этих продуктов и пути их использования.
Жирный газ
При каталитической очистке, как и при каталитическом крекинге, количество и состав отводимого с установки жирного газа зависят от качества и природы циркулирующего в системе катализатора и поддерживаемого на установке' технологического режима. В табл. 17 приведены результаты анализов жирного газа, получаемого на одной из установок.
158
Каталитическая очистка бензинов
Таблица 17
Состав жирного газа каталитической очистки, % вес.
Компоненты 1	При работе	
	с рециркуля-цией	без рециркуляции
н2 		0,95	0,70
сн4 		16,65	10,75
* -2^4		 ^2^6			| 6,45	} 4,10
С3н« 		6,15	3,85
с3н8 		14,50	9,30
г-С4Н8		0,95	9,00
		3,10	2,50
г-С4Н10 		20,75	23,05
Z1-C4H10		4,85	5,70
С5Н10		4,35	4,25
1-С5Н12		13,65	16,65
п-С5Н12 п выше .	.	7,65	10,15
И т о г о .	100,00	100,00
1 Без примеси водяного пара, сероводорода и
инертных газов.
Бензиновые фракции и жидкие газы выделяются из жирного газа очистки на установках газофракционирования и абсорбции.
Необходимо отметить, что из легких продуктов каталитической очистки — жирного газа и нестабильного бензина — на газофракционирующей установке выделяется ценная изопентановая фракция, которая является высокооктановым компонентом товарных авиабензинов. Содержание в этой фракции изопентана достигает 85%.
Нестабильный авиабензиновый дестиллат
Авиабензиновые дестиллаты, используемые для приготовления авиабензина марки Б-91 /115, получают при относительно мягком температурном режиме реактора, повышенной объемной скорости и без рециркуляции лигроина через реактор. В случае приготовления товарного авиационного бензина марок Б-100/130 и Б-95/130 каталитическую очистку проводят при более жестком температурном режиме, пониженной объемной скорости и часто с рециркуляцией лигроина. Это вызывается необходимостью повышения сортности базового бензина (о сортности см. § 2 главы девятой).
Продукты каталитической очистки
Г59
Ниже приведен приблизительный состав головной части нестабильного авиабензинового дестиллата по группам углеводородов-(в % вес.).
СН4Ч-С2Н4 + С2Нв .......................... 0,09
С3Нв + С3Н8 .	..................... . .	0,70
1-С4Н8+п = С4Н8 ........................... 0,33
................................... 1,64
/г-С4Н10	   0,62
Сумма С5Н10	 0,82
п-С8Н12	..................... .	. 9,56
i-C5Hl2	  4,95
С6 + высшие............................. .	81,29
Итого . 100,00
Свойства этого дестиллата таковы.
Начало кипения, °C .............
Конец кипения, °C...............
Отгоняется до конца кипения, % . Остаток, %	....................
Удельный вес, ..................
Химический состав, %: непредельные ....................
ароматические ...............
нафтеновые ..................
парафиновые..................
Иодное число ....................
Октановое число в чистом виде, моторный метод ....................
Средняя приемистость к ТЭС . . .
33—39
161 — 168
93-95
0,7—0,8 0,721—0,729
2,5—3,0 29—34
11 — 12
50—54 5—7
81—83
11 пунктов
Нестабильный авиабензиновый дестиллат промывается водой,, водным раствором щелочи и затем подвергается физической стабилизации. После этого он используется как компонент товарного авиабензина.
Лигроин
Лигроин отбирается из боковой отпарной секции ректификационной колонны. Фракционный состав лигроина зависит от четкости ректификации и от фракционного состава отбираемого авиабензя-нового дестиллата. В связи с относительно низкой температурой выкипания 90% (по стандарту до 145°) бензина лигроин имеет облегченный фракционный состав.
Лигроин характеризуется высоким содержанием ароматических углеводородов (до 80%), стабильностью и высоким октановым числом. Легкие фракции лигроина имеют высокую сортность.
160
Каталитическая очистка бензинов
Состав лигроина, полученного на одной из установок, приведен ниже.
Удельный вес d\a ...............
Начало кипения, °C .............
Конец кипения, °C ..............
Выкипает до конца кипения, %
Остаток, %......................
Содержание ароматических углеводородов, %	.	.............
Октановое число в чистом виде . .
< ',840- 0,850 160 165 210-230 98 0.9
около 80 около 70
Лигроин каталитической очистки используется в качестве компонента высокооктановых автобензинов и тракторного керосина. Кроме того, он может являться сырьем для получения ароматических углеводородов.
Полимеры
Полимеры являются остаточным жидким продуктом каталитической очистки. Так же как и тяжелый каталитический газойль, полимеры содержат в виде механической взвеси катализаторную пыль. Примерный фракционный состав остатка, выводимого снизу ректификационной колонны установки каталитической очистки, характеризуется следующими данными.
Удельный вес ..................... 0,885—0,890
Начало кипения, °C ............... 190—200
Конец кипения, °C..................  около	340
Выкипает до конца кипения, % . .	96
Остаток, %	.................... 3
В производственной практике полимеры обычно используют в качестве добавок к котельным и низкосортным моторным топливам, снижающих их вязкость и температуру застывания.
§ 3. ВЫХОДЫ ПРОДУКТОВ ПРИ каталитической очистке
Материальный баланс установки каталитической очистки зависит от условий проведения технологического процесса, а также от фракционного и химического составов исходного сырья и активности применяемого катализатора. Изменение основных факторов процесса при каталитической очистке приводит к тем же результатам, которые наблюдаются при аналогичном изменении факторов в процессе каталитического крекинга керосино-соляровых дестиллатов. Например, с увеличением температуры степень превращения сырья увеличивается, а с ростом объемной скорости она уменьшается при сохранении постоянными других условий процесса.
Выходы продуктов при каталитической очистке
161
Ниже указаны выходы продуктов на установках каталитической очистки при однократной переработке тяжелых бензинов каталитического крекинга (в % вес.).
Нестабильный авиабензин ...........46—60
Лигроин ............1	....... . 13—18
Полимеры.......................  .	10—12
Жидкий газ.....................  .	. 12—18
Кокс .............................. 3—5
Таблица 18
Выходы продуктов при двухступенчатой переработке парафинистого солярового дестиллата
Показатели	Процессы		Баланс при двухступенчатой переработке
	первая ступень — крекинг	вторая ступень — очистка	
Сырье	 Условия процесса	Соляровый дес-тиллат уд. веса 0,875	Дебутанизированный бензин I ступени с к. к. 221°	—
Катализатор 			Синтетический	Синтетический	—
Коэффициент рециркуляции . Средняя температура в реак-	Без рециркуляции	0,6 : 1	
торе, °C 	 Давление, ати 		443	460	—
	0,7	0,7	—
Объемная скорость	 Выходы, % вес. Бензин с к. к. 232° без фрак-	0,6	0,38	
ций С4 и С, ....... . Депентанизированный авиа-	39,4	—	—
бензин 		—	46,6	22,4
Каталитический газойль . .	29,4	4,2	31,3
Фракция С5 		8,2	25,8	12,3
» С4		11,3	8,9	15,о
Сухой газ (С3 и более легкие)	6,7	8,4	10,7
Кокс 		5,0	6,1	7,8
Всего .	100,0	100,0	100,0
И Заказ 215.
162
Каталитическая очистка бензинов
В табл. 18 приведены данные о выходах конечных продуктов при двухступенчатой переработке одного из парафинистых соляровых дестиллатов, включая процессы выделения из жирного газа бензина и разделения легких продуктов на фракции.
Условия работы реактора установок каталитической очистки следующие.
Средняя температура в зоне реакции (в зависимости от активности катализатора)............ 425—475°
Объемная скорость............................. 0,35—0,80
Отношение катализатор ; сырье................. 1,7	и выше
Равновесная активность катализатора ....	31—35
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ЛАБОРАТОРНЫЙ КОНТРОЛЬ РАБОТЫ УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА 1
Лабораторный контроль работы установок каталитического крекинга складывается из трех основных частей:
1)	контроля качества сырья, поступающего на установку;
2)	контроля технологического процесса (определение качества газа и дестиллатов, отбираемых из различных аппаратов);
3)	контроля качества катализатора, поступающего на установку и циркулирующего в системе.
§ 1.	КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ
При анализе сырья определяют удельный вес, содержание воды, фракционный состав, корродирующее действие (испытанием на медной пластинке) и групповой химический состав (периодически). Для тяжелого сырья, кроме того, определяют показатель коксуемости и содержание серы.
Особое внимание следует обращать на содержание воды и фракционный состав.
При большом содержании воды возможны повышение давления в реакторе и прекращение циркуляции катализатора, что очень опасно.
_ Да фракционный состав сырья также надо обращать серьезное внимание. При переработке легкого дестиллатного сырья надо следить за температурой конца кипения, помня, что повышение его приводит к большему отложению кокса на катализаторе, а это в свою очередь может нарушить нормальную работу регенератора.
При переработке же тяжелого сырья на автобензин, кроме изложенного выше, необходимо следить за тем, чтобы на установку не попало сырье, содержащее фракции до 205°. Последнее недопустимо потому, что указанные фракции, мало изменяясь при обычных режимах каталитического крекинга, резко ухудшают качество готового автомобильного бензина 1 2.
1 Глава написана применительно к установке каталитического крекинга с движущимся шариковым катализатором.
2 Фракции до 205° из сернистых нефтей имеют октановое число не выше 45 пунктов.
11*
164
Лабораторный контроль работы установки
Обычно пробы сырья для анализа отбирают непосредственно из резервуара до взятия из него сырья на переработку или из краника сырьевого насоса по графику, утвержденному главным инженером завода. В отдельных случаях отбор проб производится но требованию начальника установки или оператора.
§ 2.	КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Каталитический крекинг — сложный физико-химический процесс. На качество получаемых на установке газа и нефтепродуктов влияют многие факторы.
Чтобы добиться высоких выходов и наилучших показателей по качеству получаемых продуктов, необходимо не только поддерживать заданный режим, но и систематически определять качество получаемых нефтепродуктов.
В соответствии с результатами анализов приходится изменять даже технологический режим на установке.
В каждом отдельном случае решение принимается после сопоставления анализов нефтепродуктов и технологического режима в той его части, от которой может зависеть качество продуктов. При этом необходимо учитывать качество сырья и катализатора, находящихся в системе, а также количественные показатели — производительность установки по свежему сырью и рециркулирующему газойлю, объемные скорости и кратность циркуляции катализатора Ч
Например, для повышения октанового числа, получаемого на установке автомобильного бензина, может потребоваться или снижение—объемной скорости (следовательно, и снижение производи-тепБноегй—установки), или повышение температуры в реакторе, иЛ1Гувеличение циркуляции катализатора. Не рекомендуется при этом добиваться повышения октанового числа за счет снижения температуры конца кипения . Этот способ при каталитическом крекинге “в’бтлйчие'от процессов первичной перегонки (там он является единственным) неэффективен, так как приводит к резкому снижению отбора бензина.
Контроль качества газа и нефтепродуктов выполняется в соответствии с графиком, утвержденным главным инженером завода.
Для контроля технологического процесса систематически проводятся анализы нестабильного бензина, каталитического газойля, катализатора и т. д.
Для нестабильного бензина определяют: удельный вес, фракционный состав, корродирующее действие (испытанием на медной пластинке), упругость паров, октановую характеристику и перио
1 О влиянии указанных факторов говорилось в соответствующих разделах настоящей книги.
Контроль качества катализатора
165
дически иодное число, групповой и химический состав и содержание серы.
Пробы нестабильного бензина для анализа отбираются «с хода», т. е. из действующих аппаратов установки, например, из газоотде-лителя и средние пробы из промежуточных емкостей по мере их наполнения.
Для легкого каталитического газойля определяют: удельный вес, фракционный состав, температуру застывания, содержание серы и периодически цетановое число. Если легкий каталитический газойль используется в качестве компонента дизельного топлива (очень часто), то проводятся дополнительные анализы для определения характеристик, предусмотренных ГОСТ на дизельное топливо.
Пробы легкого каталитического газойля для анализа также отбираются «с хода» (из краника на трубопроводе после холодильника) и из резервуаров.
Для тяжелого каталитического газойля определяют: удельный вес, фракционный состав, температуру застывания и показатель коксуемости или содержание смол.
Пробы тяжелого каталитического газойля для анализа отбираются так же, как и легкого газойля.
Все упомянутые выше анализы выполняются в соответствии с действующими ГОСТ или утвержденными методиками.
Кроме анализов нефтепродуктов, проводят анализ газа; пробы газа для анализа отбирают по указаниям начальника установки или согласно графику, утвержденному главным инженером завода.
§ 3.	КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КАТАЛИЗАТОРА
Качество катализатора в значительной степени предопределяет результаты каталитического крекинга, в том числе и качество получаемых нефтепродуктов.
Наилучшие результаты достигаются при умелом сочетании свойств катализатора с технологическим режимом на установке.
При лабораторном контроле качества катализатора регулярно определяют насыпной вес, содержание кокса на отработанном и регенерированном катализаторе, размеры частиц (фракционный состав), индекс активности и механическую прочность.
Кроме того, катализатор периодически подвергают более подробному исследованию с определением термостойкости, регенерационной способности, содержания натрия и структуры равновесного катализатора (находят величину поверхности и средний диаметр пор).
По результатам анализов следят за изменением качества катализатора в процессе работы. Отдельные показатели, такие как насыпной вес, содержание кокса на катализаторе и его фракционный
166
Лабораторный контроль работы установки
состав, служат основными данными для уточнения и изменения режима реакторного блока.
По изменению насыпного веса катализатора судят в первом приближении об изменении его фракционного состава и структуры по сравнению с исходной (более точно по величине поверхности и среднего диаметра пор). Увеличение насыпного веса указывает на уплотнение структуры или уменьшение размера частиц катализатора и часто является следствием влияния высоких температур в регенераторе.
Кроме того, определение насыпного веса необходимо для пересчета объемного расхода катализатора в весовой.
В зависимости от результатов анализов проб катализатора из реактора и регенератора на содержание кокса и анализов дымовых газов из секций регенератора принимается решение об изменении технологических режимов в реакторе и регенераторе.
Определение процентного содержания шариков целых, с трещинами и битых, количества шариков диаметром менее 2 мм для систем с подвижным гранулированным катализатором, а также фракционного состава пылевидного катализатора для систем с псевдоожиженным слоем, и определение активности катализатора необходимы для суждения о работоспособности катализатора в системе при данном технологическом режиме.
Ниже кратко описаны методики некоторых анализов катализаторов.
Определение насыпного веса катализатора
Насыпным весом называется вес в граммах 1 с.и3 катализатора.
Насыпной вес катализатора определяют следующим образом. Катализатор засыпают в мерный цилиндр емкостью 100 с.и3 и хорошо уплотняют осторожным постукиванием о деревянную подставку, доводя его объем точно до 100 см3, затем взвешивают п, разделив найденный вес катализатора на объем (в данном случае на 100), находят величину насыпного веса.
Для текущего контроля расчет ведут с точностью до трех знаков после нуля.
Для контроля качества шарикового катализатора, поступающего на установку, перед определением насыпного веса его отсеивают от мелочи и крупных шариков через сита с отверстиями диаметром 2.5 и 5 мм.
Определение фракционного состава катализатора
Принцип этого определения заключается в разделении катализатора на несколько частей — фракций путем просеивания через серию сит и взвешивания полученных фракций. Обычно содержание этих фракций в катализаторе выражается в процентах.
В качестве примера приводим определение фракционного состава шарикового катализатора.
От отобранной пробы циркулирующего на установке катализатора (или свежего) берется навеска 30—50 г и помещается на сито с отверстиями диаметром 2 мм с целью отсева фракции с частицами размером меньше 2 мм. Затем непросеянная часть навески переносится последовательно на сита
Контроль качества катализатора
167
с диаметрами отверстий 3, 3,5 и 4 мм. Полученные в результате просеивания через сита фракции катализатора взвешивают и вычисляют весовой процент каждой фракции во взятой навеске.
Катализатор каждой фракции, за исключением самой мелкой (частицы размером меньше 2 мм), разбирают вручную для определения количества целых и битых шариков. Отобранные целые шарики и бракованные отдельно взвешивают и подсчитывают их процентное содержание в катализаторе.
Определение индекса активности
Индекс активности катализатора определяют на специальной лабораторной установке.
Испытуемый образец катализатора в количестве 100 мл загружается в реактор установки и проводится крекинг в стандартных условиях и на стандартном сырье. Стандартным сырьем служит керосин артемо-малгобек-ской нефти с содержанием нафтеновых углеводородов не менее 47%, выкипающий в пределах 240—360°.
Весовой выход продуктов, отогнанных до 200° в специальной разгоночной аппаратуре от полученной при крекинге широкой фракции, рассчитанный в весовых процентах на исходное сырье, служит основной характеристикой активности катализатора (индекс активности).
Дополнительно определяются выходы в весовых процентах газа, дестиллата и остатка после отгона до 200° С. Кокс и потери определяют суммарно по разности.
Определение индекса активности проводится следующим образом.
В специальный стеклянный реактор загружают 100 мл катализатора и хорошо уплотняют. Реактор вставляют в печь и соединяют с загрузочной бюреткой и конденсатором-холодильником. Через реометр пускают осушенный воздух со скоростью 300 мл]мин и включают электрообогрев. По достижении температуры опыта присоединяют предварительно взвешенный приемник, погруженный в водяную баню. До начала проведения крекинга устанавливают скорость подачи сырья путем регулирования давления воздушной подушки в сырьевой бюретке. Давление регулируется изменением уровней жидкости в регуляторе давления. После того как скорость установлена, временно прекращают подачу воздуха в регулятор давления и бюретку. Когда температура реактора достигнет заданной, приступают к проведению цикла крекинга.
Условия крекинга: продолжительность подачи сырья 30 мин., температура 450°, объемная скорость 0,7 объема сырья на объем катализатора в час.
Перед началом подачи сырья установку в течение 3 мин. продувают осушенным азотом, после чего подают воздух в сырьевую бюретку. Затем открывают кран впуска сырья в бюретку и одновременно присоединяют газометр. Через 30 мин. подачу сырья прекращают, отмечают и записывают уровень газа в газометре и реактор вновь продувают азотом. Затем удаляют приемник продуктов реакции и начинают регенерацию катализатора. Регенерация проводится при температуре 550° при продувке воздухом с постоянной скоростью. Продолжительность регенерации 1,5 часа. После окончания регенерации снижается температура до 450° и проводится повторный цикл крекинга.
При определении индекса активности катализатора проводится не менее трех циклов крекинга.
Для определения выхода бензина проводится разгонка дестиллата на специальном аппарате.
168
Лабораторный контроль работы установки
Фиг. 59. Прибор для определения износа катализа-
тора.
1 — ударная пластинка; 2 — решетка; «з — трубка пневмо-нодъемника; 4 — ко-жух; 5 — сопло; 6 — реометр.
Определение механической прочности катализатора
Механическую прочность катализатора принято определять по количеству пыли и крошки, получаемых при истирании и ударах гранул катализатора. «
Механическая прочность катализатора на истираемость определяется в специальном аппарате «эрлифт» (фиг. 59).
Принцип действия аппарата заключается в том, что в сопло его подается воздух через реометр. Струей воздуха шарики катализатора поднимаются вверх по внутренней трубке. Достигнув ее верха и ударившись о металлическую отбойную пластинку, они падают вниз в пространство между внутренней и наружной трубками. Потом снова увлекаются струей воздуха, поднимаются по внутренней трубке, вновь ударяются о металлическую пластинку и падают вниз. Таким образом катализатор движется в эрлифте в течение 15 мин.
Перед началом испытания предварительно устанавливается необходимый расход воздуха по эталон-' ному катализатору.
Для испытания берется 5 г отсеянного от крошки и крупных шариков катализатора (на ситах с ранее указанным диаметром отверстий). По истечении 15 мин. образец катализатора выгружают, просеивают через сито с отверстиями диаметром 2,5 мм и взвешивают. По разности между первоначальным и конечным весами подсчитывают процент износа.
Определение содержания кокса на катализаторе
Анализ заключается в сжиганпи кокса, отложившегося на катализаторе, и определении состава полученных газов. Вначале существовал метод сжигания кокса и сбора всего газа с последующим его анализом. Анализ по этому методу продолжался несколько часов п не обеспечивал своевременного контроля.
Фиг. 60. Схема прибора для определения содержания кокса на катализаторе.
1 — реометр; 2 — U-образный реактор из жароупорной стали; з — U-образнан трубка для перевода окиси углерода в двуокись; 4 — поглотительная трубка для воды, выделившейся при выжиге кокса; 5 — трубки для поглощения СОа; в и 7 — тигельные печи.
Лучший метод определения содержания кокса на катализаторе предложили С. К. Макаров и М. А. Калико. Анализ по этому методу занимает 40— 50 мин. Общий вид собранного прибора показан на фиг. 60.
Контроль качества катализатора
169
Ход анализа. Проба катализатора (25 г из реактора или 50—100 г из регенератора), помещенная в тигельную электропечь, подвергается в потоке воздуха нагреву до 750—800°. Продукты сжигания кокса последовательно проходят ряд трубок с поглотителями и окисью меди в качестве катализатора для дожига СО в СО2.
Вначале из газа улавливаются водяные пары. Затем в две ступени поглощается углекислый газ — сначала образовавшийся при сгорании кокса, а затем образовавшийся при дожигании окиси углерода в присутствии окиси меди. По привесу трубок с аскаритом (поглотитель углекислого газа) судят о количестве сожженного углерода.
Количество углерода подсчитывают в процентах. Так как кокс, отложившийся на катализаторе, содержит некоторое количество (до 10%) водорода, то для определения содержания кокса на катализаторе необходимо полученный процент углерода умножить на 1,1.
Контроль качества газов регенерации
Лабораторный контроль газов регенерации включает определение состава газов, покидающих регенератор, и процентного содержания водяных паров в газах регенерации.
а	2
Фиг. 61. Схема' прибора типа Орса.
1 — газовая бюретка; 2 — распределительная капиллярная трубка (гребенка); 3j, 32;
3 — поглотительные пипетки; £ — стеклянный кожух; 5 — уравнительный сосуд.
Определение состава газов проводится с целью выяснения степени использования воздуха в отдельных секциях регенератора. Газы анализируют прибором Орса (фиг. 61) на содержание кислорода, углекислоты и окиси углерода.
Процентное содержание влаги в газах регенерации необходимо определять для контроля состояния змеевиков водяного охлаждения регенератора. Количество влаги определяют путем пропускания части отходящих газов через трубки с хлористым кальцием. Привес последних показывает количество поглощенной влаги. Увеличение процентного содержания влаги в газах регенерации по сравнению с нормальным, как правило, указывает на появление течи в охлаждающих змеевиках.
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
СТАБИЛИЗАЦИЯ БЕНЗИНА И ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ ГАЗОВ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА. ПРОИЗВОДСТВО ТОВАРНЫХ
АВИАБЕНЗИНОВ
§ 1. СТАБИЛИЗАЦИЯ БЕНЗИНА И ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ
ГАЗОВ
В газоотделителе установки каталитического крекинга жирный газ отделяется от сконденсированного бензина, содержащего значительное количество растворенных газов. Для извлечения из жирных газов бензиновых фракций и для удаления из жидкого бензина растворенных легких газов, придающих ему нежелательно высокую упругость паров, а также для выделения из легких продуктов крекинга пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракций оба потока направляются из газоотделптеля на абсорбционно-газофрак-ционирующую установку. На этой установке получают сухой газ, бензин с требуемой упругостью паров, бутан-бутиленовую и пропан-пропиленовую фракции.
Ниже описана схема одной из заводских абсорбционно-газо-фракционируюЩих установок.
Схема абсорбционно-газофракционирующей установки (фиг. 62)
Жирный газ с установки каталитического крекинга, пройдя две ступени сжатия в компрессорах и охлаждения, смешивается с нестабильным бензином и поступает в аккумулятор 6, где происходит отделение газа от жидкой фазы.
Газ из аккумулятора 6 поступает в абсорбер 7, на верх которого подается поглотитель (тощий абсорбент). В качестве поглотителя обычно применяется легкий каталитический газойль или стабильный бензин. В абсорбере бензиновые фракции поглощаются из газа. Сверху абсорбера уходит сухой газ.
Н асыщенный поглотитель либо смешивается с нестабильным бензином, идущим на стабилизацию, либо закачивается в отпарную колонну для отделения от него увлеченных бензиновых фракций. Режим абсорбера: температура вверху 35°, давление (манометрическое) 9,0—9,5 ат.
Стабилизация бензина и фракционирование газов
171
Нестабильный бензин из аккумулятора направляется насосом в пропановую колонну 9 для отделения пропан-пропиленовой фракции, снабженную паровым подогревателем, а также конденсатором. Пропан-пропиленовая фракция уходит сверху колонны в конденсатор, а затем в приемник орошения. Из парового подогревателя отводится смесь бензина с бутан-бутиленовой фракцией непосред-
Фиг. 62. Схема абсорбционно-газсфракционирующей установки.
1 — компрессор первой ступени; 2 — холодильник; 3 — аккумулятор; 4 — компрессор второй ступени; 5 — холодильник; 6 — аккумулятор; 7 — абсорбер; 8 — приемник;
9 — пропановая колонна; 10 — конденсаторы; 11 — приемники орошения; 12 — кипятильники; 13 — насосы; 14 — холодильник; 15 — бутановая колонна.
ственно в бутановую колонну. Режим пропановой колонны: температура вверху 40—45°, внизу 140—150°, манометрическое давление 18—19,5 ат.
Поступающая в бутановую колонну смесь разделяется на бутанбутиленовую фракцию и стабильный бензин. Бутановая колонна также снабжена паровым подогревателем и конденсатором. Сверху бутановой колонны уходит бутан-бутиленовая фракция, а снизу парового подогревателя стабильный бензин. Бензин охлаждается в водяном холодильнике и поступает в резервуар. При переработке сернистого сырья применяются водная и щелочная промывки бензина, в некоторых случаях до его стабилизации. Режим бутановой колонны: температура вверху 45—48°, внизу 120—138°, давление (по манометру) 5—6 ат.
Следует подчеркнуть, что работа абсорбционно-газофракцио-нирующей установки очень тесно связана с работой установки каталитического крекинга. Эта связь заключается не только в том, что легкие продукты каталитического крекинга поступают для разделения на абсорбционно-газофракциоцирующую установку, но и
172
Стабилизация бензина и фракционирование газов
в технологической взаимозависимости работы обеих установок. С увеличением количества газа, образующегося при крекинге, необходимо вводить в работу дополнительный компрессор на абсорб-ционно-газофракционирующей установке во избежание повышения давления на установке каталитического крекинга. С увеличением конца кипения нестабильного бензина приходится изменять режим бутановой колонны, чтобы не снизить глубину отбора бутановой, фракции.
Продукты абсорбционно-газофракционирующей установки
Стабильный бензин каталитического крекинга может применяться как автомобильный бензин или как сырье для получения базового авиабензина на установке каталитической очистки.
Пропан-пропиленовая фракция применяется для получения полимер-бензина на установках каталитической полимеризации, производства изопропилбензола, сульфонола, а также может быть использована в виде сжиженного газа как топливо для карбюраторных двигателей. Часть пропан-пропиленовой фракции подвергают пиролизу с целью получения этилена и на базе его ряда нефтехимических продуктов.
Бутан-бутиленовая фракция, содержащая значительное количество изобутана и бутиленов, используется для получения полимер-бензина, авиационного алкилата и как сырье для предприятий химической промышленности.
Сухой газ из абсорбера в большинстве случаев применяется как топливо для заводских печей, газомоторов компрессоров и в ряде случаев он является сырьем для производства нефтехимических продуктов.
§ 2. ПРОИЗВОДСТВО ТОВАРНЫХ АВИАБЕНЗИНОВ
Для нормальной и безаварийной работы поршневых авиационных двигателей существенное значение имеет качество авиационных бензинов. Несмотря на различные конструкции и условия эксплуатации таких двигателей, к авиационным бензинам предъявляется ряд общих требований. В основном топливо должно удовлетворять следующим требованиям.
1.	Фракционный состав и упругость паров авиабензина должны быть такими, чтобы обеспечивались легкий запуск двигателя без образования паровых пробок (обычно наблюдается при повышенной упругости паров бензина), быстрый прогрев двигателя, плавность перехода двигателя с одного режима на другой и полная испаряемость при приготовлении рабочей смеси.
2.	Антидетонационная характеристика топлива должна быть достаточно высокой, чтобы при работе двигателя на всех режимах и при всех условиях не происходило детонации.
Производство товарных авиабензинов
173
3.	При сгорании топлива должно выделяться достаточно большое количество тепла.
Топлива должны иметь высокую стабильность против окисления, т. е. состав их не должен изменяться при транспортировке и применении; образование смол при хранении должно быть минимальным.
Авиационные бензины в настоящее время в соответствии с ГОСТ 1012-54 выпускаются следующих марок: Б-100/130, Б-95/130, Б-93/130, Б-91/115 и Б-70 (в числителе октановые числа, определенные на бедной смеси, а в знаменателе сортность на богатой смеси).
Указанные в ГОСТ требования являются обязательными. Таким образом, для каждого бензина основным показателем являются его антидетонационные свойства.
Учитывая особенную важность этого показателя, остановимся на нем несколько подробнее.
Детонация топлива — это сгорание его в двигателе со скоростью распространения пламени примерно в 100 раз большей, чем при нормальном сгорании. Признаками детонационного сгорания топлива в двигателе являются характерный резкий металлический стук в цилиндрах, тряска двигателя, дымный выхлоп и падение мощности. Сильная детонация приводит к перегреву двигателя, пригоранию колец, подгоранию поршней и клапанов, разрушению подшипников ит. п.
Из топлив, применяемых в авиационных двигателях, наибольшую детонацию вызывают топлива, состоящие в основном из метановых углеводородов нормального строения, и наименьшую топлива, содержащие метановые углеводороды с сильно разветвленными молекулами и ароматические углеводороды. Детонационная стойкость олефиновых углеводородов также зависит от строения их молекул, однако она ниже, чем у метановых углеводородов с сильно разветвленными молекулами. Поэтому, чтобы избежать детонации, необходим правильный подбор топлива по углеводородному составу.
Антидетонационную стойкость бензинов, а также отдельных углеводородов принято оценивать октановым числом и сортностью.
Определение октанового числа сводится к сравнению испытуемого бензина с эталонными топливами по их способности вызывать детонацию в этом двигателе. Эталонные топлива составляются путем смешения двух химически чистых углеводородов: 1) изооктана С8Н18 (или 2,2,4-триметилпентан) — углеводорода с сильно разветвленной молекулой, октановое число которого условно принято за 100 единиц; 2) нормального гептана и-С,Н1в — углеводорода нормального строения, имеющего антидетонационные свойства, условно принятые за нуль.
174
Стабилизация бензина и фракционирование газов
При смешении изооктана и нормального гептана в различных пропорциях по объему получается ряд эталонных топлив с различными антидетонационными свойствами. Чем больше изооктана содержится в смеси, тем выше ее антидетонационные свойства. При испытании неизвестного бензина на одноцилиндровом двигателе повышают степень сжатия до появления детонации. Затем на этом же двигателе подбирают эталонное топливо, вызывающее детонацию при той же степени сжатия, при которой началась детонация в условиях работы на неизвестном бензине. Если, например, в таком эталонном топливе содержится 82% изооктана, то испытуемый бензин имеет октановое число 82.
Октановым числом бензина называется процент изооктана в эталонном топливе, которое по своим антидетонационным свойствам равнозначно испытуемому бензину.
Кроме указанных эталонных топлив (смесь изооктана с нормальным гептаном), называемых первичными, в практике пользуются для текущего контроля вторичными эталонными топливами (более дешевыми), состоящими из смесей: 1) технического изооктана с октановым числом 92—93 по моторному методу; 2) авиабензина прямой перегонки Б-70; 3) технического изооктана с добавкой 3 мл /кг Р-9; 4) авиабензина Б-70 с добавкой 3 мл /кг Р-9. Октановые числа вторичных эталонов устанавливаются по первичным эталонам.
Известны три метода определения октановых чисел авиа- и автобензинов: температурный (I-C), моторный и исследовательский. Методы эти отличаются друг от друга режимом работы двигателя (можно пользоваться одним двигателем) и способом замера детонации. В табл. 19 приведены величины октановых чисел, определенных моторным и исследовательским методами, для ряда топлив.
Таблица 19
Октановые числа топлив
Топлива	Октановые числа		Разность между октановыми числами
	исследовательский метод	моторный метод	
Бензин каталитического кре-			
книга 		90-92	78-80	10—12
Бензин термического крекинга	80	70	10
» полимеризации ....	92—95	80	12-15
Высокоароматизированные			
бензины гидроформинга . .	90-92	80	10—12
Бензин прямой перегонки . .	55	55	0
, » газовый		65	65	0
Алкилат g 		90-92	90-92	0
Изооктан (технический) . . .	90—93	90—93	0
Производство товарных авиабензинов
175
топлив, моторный метод приме-
Приведенные данные показывают, что для бензинов, содержащих ароматические и непредельные углеводороды, по исследовательскому методу получаются по сравнению с моторным методом более высокие (на 10—15 единиц) октановые числа. Исследовательский метод применяется в США преимущественно для определения октановых чисел автомобильных няется в СССР.
На фиг. 63 представлен общий вид одноцилиндровой установки ИТ9-2 для определения детонационной стойкости (октановых чисел) топлив на бедной рабочей смеси по моторному методу (ГОСТ 511-52).
Испытание разнообразных по химическому составу авиационных бензинов на мощных поршневых авиационных двигателях показало, что октановые числа, определяемые моторным методом при работе на бедрых смесях, не дают полного представления о детонационной стойкости топлива при работе двигателя на богатой смеси (избыток воздуха 0,6—0,7). Показателем антидетонационных свойств авиабензина на богатых смесях принята сортность. Сортность определяется на лабораторной одноцилиндровой установке ИТ9-1 (фиг. 64), несколько отличающейся от двигателя, на котором определяется октановое число. Двигатель имеет наддув1 и оборудован приспособлением для замера мощности. Определение сортности производится при постоянной степени сжатия, равной 7, но при переменном наддуве. Наддув повышают до тех пор, пока -не начнется детонация. Максимальная мощность, которую при этом может развить двигатель, является показателем антидетонационных свойств бензина на богатой смеси. Максимальная мощность, получаемая при работе на чистом техническом изооктане, принята за 100%. Мощность, получаемую на ис-испытуемом бензине, выражают в процентах по отношению к мощности, получаемой на чистом техническом изооктане.
Фпг. 6.3. Общий вид установки IIT9-2 для определения октановых чисел по моторному методу.
1 Наддув — подача рабочей смеси или воздуха в цилиндры двигателя под давлением до 1,5 ати.
176
Стабилизация бензина и фракционирование газов

Фиг. 64. Общий вид установки ИТ9-1 для определения сортности.
ЧПс4ом D
Сортностью бензина называется число, показывающее в процентах, какую мощность может развить двигатель на данном бензине по сравнению с техническим изооктаном при том же составе смеси и при таком же режиме работы двигателя.
Если говорят, что бензин имеет сортность 130, это значит, что на бензине такой сортности двигатель развивает мощность на 30% больше, чем на техническом изооктане. Чем выше сортность бензина, тем лучше его ш тидетспа -ционные свойства.
ля бензинов с октановым
100 часто определяют
Ъжв' не октановое число а сорт-;_.н6сть« ца бедной смеси Поэтому антидетонационные свойства таких бензинов записываются дробью, в которой числитель показывает сортность на бедной смесп а знаменатель сортность на богатой смеси , например Б 115/145 озна -чает, что бензин имеет сортность на б еднби смс и 115 , а на б ватой смеси 145.
Авиабензины различных товарных марок представляют бо ’ои, как прав иго, с неси ш двух и более составных частей. Та часть авиабензина которая входит в его тас в в наибольшем количестве ывается базовым бензи ном. При приготовлении авиабензина в качестве базового применяют стабильный бензин, получаемый со второй ступени (очистки) каталитического крекинга. Для получения товарного авиабензина к базовому бензину добавляют высокооктановые компоненты в количестве от 5 до 50%.
В качестве высокооктановых добавок используют смеси угле
водородов или отдельные соединения, имеющие высокие октановые числа (от 90 и выше в чистом виде) и высокую сортность (от 140 и выше) — алкилат, технический изооктан, ароматические углеводороды или их смеси с 3 — 4 мл этиловой жидкости на 1 кг топлива.
К авиабензинам марок Б-100/130 и Б-95/130 каталитического крекинга разрешается добавлять алкилбензол № 1, 2 и 3 в общей сумме не более 6%.
Производство товарных авиабензинов
177
В табл. 20 приведены данные о физико-химических и антидето-национных свойствах некоторых компонентов авиабензина Ч
Для повышения антидетонационных свойств авиабензина к нему обычно после смешения с высокооктановыми компонентами добавляют антидетонатор. Антидетонаторами называют вещества, при добавлении которых к бензинам в небольшом количестве резко повышаются их октановое число и сортность, причем остальные физико-химические свойства топлива практически остаются без изменения. В качестве антидетонаторов было предложено большое количество различных веществ — углеводородов, аминов, металлорганических соединений. Наибольший антидеюнационный эффект получается при добавке тетраэтилсвинца РЬ (С2Н5)4, который широко применяется в производстве автомобильных и авиационных бензинов. В авиационных бензинах содержание тетраэтилсвинца допускается в пределах от 2,5 до 3,3 г в 1 кг бензина, при этом октановое число бензина повышается на 10—16 пунктов. Степень повышения октанового числа бензина при добавлении тетраэтилсвинца, обычно называемая приемистостью, зависит от химического состава бензина и содержания в нем серы. Повышенное содержание ароматических углеводородов и серы снижает приемистость бензина к тетраэтилсвинцу.
С повышением концентрации парафиновых углеводородов разветвленного строения в бензине его приемистость к тетраэтилсвинцу увеличивается. Чтобы предотвратить отложение свинцовых соединений в двигателе, тетраэтилсвинец добавляют в бензин не в чистом виде, а в виде этиловой жидкости, представляющей собой смесь тетраэтилсвинца с так называемыми выносителями. Выносителями называются вещества, образующие при сгорании в двигателе легколетучие свинцовые соединения, которые удаляются из камеры сгорания вместе с отработанными газами, и этим предотвращается отложение соединений свинца в двигателе. В качестве выносителей применяются бромистый этил, альфамонохлорнафталин, этиленди-бромид, хлористый этилен, дихлорэтан и другие бромистые и хлористые соединения.
Этиловая жидкость представляет собой маслянистую жидкость с характерным запахом. Плотность 1,5—1,7. Обычно ее окрашивают в яркокрасный, темносиний или оранжевый цвет. В зависимости от сорта этиловой жидкости содержание тетраэтилсвинца в ней колеблется в пределах 50—63% вес.
Этиловая жидкость добавляется к бензинам в количестве не более 3—4 мл на 1 кг топлива, т. е. не более 0,35% вес. в пересчете на тетраэтилсвинец. При добавлении этиловой жидкости октановое число бензина повышается непропорционально ее количеству.
1 Моторные топлива, масла и жидкости, под ред. К. К. Папок и Е. Г. Се-менидо. Изд. 2, Гостоптехпздат, 1953.
12 Заказ 215.
178
Стабилизация бензина и фракционирование газов
Физико-химические и антидетона
Компонент	Плотность, df	Фракционный состав, °C					
		н. к.	ю%	50%	90%	97,5 %	
Изооктан технический Алкилат . . Бензол . . . Пиробензол .	0,692—0,711 0,698-0,715 0,889 0,8509	59-96,5 54-89 80 80—90	82—104 82—102 80 85-97	98,9—115 105—113 80 98—112	100,6—115 114—140 80 149—155	117-186 171—188 81 161,5-180	
Этилбензол . Изопропилбензол .... Алкилбензол	0,884 0,858 0,857 -0,869	136 152 105—144	136 119-144	136 140-167	136 154—180	136,5 152,5 167—182	
* Моторный метод.							
Наиболее эффективно она действует при добавлении первых 1,0—1,5 мл. Октановое число авиабензина в зависимости от его углеводородного состава и наличия сернистых соединений повышается при добавлении первого миллилитра этиловой жидкости на 6—14,5 единицы, при добавлении второго миллилитра на 3—5 единиц и при добавлении третьего миллилитра только на 2—3 единицы. При дальнейшем добавлении этиловой жидкости к бензину почти не повышается его октановое число, а лишь увеличивается количество отложений в двигателе.
С добавлением этиловой жидкости повышается и сортность бензина. Первые порции этиловой жидкости более эффективно повышают сортность бензинов, чем последующие.
По литературным данным приемистость изооктана к этиловой жидкости на богатых смесях приведена в табл. 21.
Необходимо помнить, что этиловая жидкость ядовита. Неосторожное обращение с ней может вызвать серьезное отравление. Этиловую жидкость нужно хранить в темноте. Длительное ее хранение нежелательно, так как она разлагается. Разложение тетраэтилсвинца может происходить не только в этиловой жидкости, но и в бензине. С разложением тетраэтилсвинца антидетонационные показатели бензина резко снижаются, и бензин, соответствующий стандартам по всем показателям, может после разложения тетраэтилсвинца стать нестандартным по октановому числу и особенно по сортности.
Производство товарных авиабензинов
179
ционные свойства компонентов
Таблица 20
	Температура застывания, °C	Теплота сгорания, ккал/кг	Упругость паров при 38°, мм рт. ст.	Антидетонационные свойства		
				октановое число без Р-9 (моторный метод)	октановое число с 4 мл/кг Р-9 (метод 1-С)	сортность с 4 мл/кг Р-9 (метод 3-С)
		И 200	97—200	89-99	104,5—106,5	145—155
	.		И 200	115—208	87,7—95	105-107	143—153
	+ 5,4	10 090	75	100	97	220
	—20 до -33	10 200	—	84—91,3	92—96,5 *	—
	—93	10 280	6,8	96	102	265.
	—96,9	~ 10 300		99	99	285
	—	—	—	94,2—96	—	160
Таблица 21
Приемистость изооктана к этиловой жидкости на богатых смесях
Содержание этиловой жидкости в изооктане, %	Сортность	Повышение сортности от прибавления каждых последующих 0,75 мл этиловой жидкости
0,0	100,0		
0,75	125,7	25,7
1,50	137,2	11,5
2,25	146,7	9,5
3,00	152,5	5,8
3,75	157,2	4,7	'
4,50	161,0	3,8
При длительном хранении бензинов в них протекают реакции окисления и смолообразования, также приводящие к снижению качества бензинов.
Для повышения стабильности авиационных бензинов против окисления к ним добавляют антиокислитель (ингибитор).
12*
180	Стабилизация бензина и фракционирование газов
ПоГОСТ 1012-54 к авиационным бензинам марок Б-100/130, Б-95/130, Б-93/130 и Б-!1/115 должно добавляться в качестве ингибитора 0,004 — 0,005% параоксидифениламина. Особенностью этого ингибитора является то, что он обеспечивает стабильность бензина в чистом виде и примерно в 2 раза удлиняет срок хранения бензина без разложения этиловой жидкости. Надо стремиться применять этиловую жидкость, не подвергавшуюся длительному хранению и наиболее стабильную.
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВОК КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
§ 1.	ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВОК КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
v К особенностям нефтегазоперерабатывающего завода относятся следующие: 1) применение сложного и разнообразного оборудования, значительная часть которого работает в условиях повышенных температур и давлений; 2) применение реагентов, часть которых пожаро- и взрывоопасны, обладают значительной токсичностью и могут причинить ожоги; 3) проведение большинства процессов с использованием огневых источников нагрева нефтепродуктов.
В связи с этими особенностями повышается опасность возникновения пожара, отравления и т. д.
Однако каждый работник установки должен знать, что при строгом выполнении инструкций по технике безопасности и противопожарной профилактике, добросовестном и внимательном выполнении своих обязанностей, знании своего дела и умении пользоваться средствами индивидуальной защиты обеспечивается полная безопасность работы как при эксплуатации, так и при ремонте всего оборудования и аппаратов нефтеперерабатывающих заводов.
Основным для установок каталитического крекинга, как и для всех установок, являются соблюдение существующих правил и инструкций по технике безопасности и строгое выдерживание заданного технологического режима.
Наряду с этим необходимы хороший общий инструктаж и обучение работников всем вопросам техники безопасности на рабочем месте. Все это может быть осуществлено только при условии соблюдения высокой трудовой и технологической дисциплины всеми работниками.
Все происшедшие несчастные случаи должны тщательно расследоваться с выявлением и последующим устранением причин, создающих опасности в работе.
182
Техника безопасности
На установках каталитического крекинга с подвижным шариковым катализатором имеется большое количество аппаратов и оборудования, встречающихся и на других установках нефтегазоперерабатывающих заводов. В расчете на то, что меры безопасной эксплуатации такого оборудования достаточно известны, коллективам технологических бригад, в данной книге они не рассматриваются.
В настоящей главе рассмотрены вопросы техники безопасности, связанные только с эксплуатацией оборудования, характерного для установок каталитического крекинга — реактора, регенератора. воздуходувок, воздуховодов и т. д.
Основной причиной, могущей вызвать аварии на этих установках, является прекращение циркуляции катализатора, которое может произойти из-за повышения давления в реакторе', повреждения водяного змеевика в регенераторе, неполадок с воздуходувками и пневмотранспортом и т. д.
Поэтому дежурный инженер и старший оператор установки должны особенно внимательно следить за работой не только реактора регенератора, нагревательных печей, но и вспомогательных устройств. Необходимо также следить за тем, чтобы в зону отпарки реактора подавалось необходимое количество пара, которое указывается в технологической карте. Излишняя подача пара может привести к повышению давления в реакторе, а недостаточная подача водяного пара в зону отпарки приводит к прорыву паров нефтепродуктов в дозер и их распространению по территории установки с возможностью взрыва или воспламенения. Для предупреждения этого необходимо прекратить поступление паров в дозер: надо увеличить подачу водяного пара в зону отпарки реактора и временно (до прекращения поступления паров в бункер) подать пар в дозер.
При работе с топками под давлением требуется соблюдение ряда правил.
1.	Перед зажиганием форсунок топку необходимо продуть паром в атмосферу, чтобы не было хлопка от воспламенения оставшегося жидкого топлива пли горючих газов.
2.	Количество подаваемого при зажигании форсунок воздуха должно быть небольшим и избыток должен сбрасываться в атмосферу.
3.	При отсутствии воздуха’ (остановка воздуходувки) надо немедленно прекратить подачу топлива для предотвращения взрыва в топке смеси паров топлива с воздухом от раскаленной кладки.
В реакторной части установки имеется много сильнонагретых участков: трубопроводы, по которым подаются воздух в регенератор и дымовые газы из регенератора, пневмоподъемники, оборудование регенератора и т. д., поэтому надо остерегаться ожогов при соприкосновении с указанным оборудованием или с горячими газами при пропуске во фланцевых соединениях
Правила безопасности при ремонте
183
Для предотвращения ожогов необходимо:
1)	покрывать теплоизоляцией горячие трубопроводы, особенно воздуховоды;
2)	ограждать наиболее опасные места;
3)	следить за герметичностью фланцевых и других соединений, своевременно принимая меры к устранению пропусков горячих воздуха и газов;
4)	работать в рукавицах и в спецодежде.
Для защиты легких от катализаторной пыли при работах, связанных с сортировкой (просеиванием) или с загрузкой в систему катализатора, необходимо пользоваться противопылевым респиратором конструкции ВНИИТБ Министерства нефтяной промышленности.
Об устройстве противопылевого респиратора см. «Приспособления и' устройства по технике безопасности» (альбом чертежей). ВНИИТБ МНИ (Гостоптехиздат, 1953, стр. 53).
Перед ремонтом реакторной части необходимо полностью освобождать аппараты и бункеры от катализатора, а также предупреждать возможность попадания в них катализатора (установкой заглушки) в период ремонта.
§ 2. НЕКОТОРЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ПОДГОТОВКЕ АППАРАТОВ К РЕМОНТУ И ПРИ РЕМОНТЕ
Хорошо и своевременно проведенный ремонт аппаратуры, оборудования, трубопроводов и арматуры установок каталитического крекинга обеспечивает не только нормальную эксплуатацию всего хозяйства установки, но и является профилактическим средством для предупреждения аварий и несчастных случаев.
Аппаратура и оборудование установок каталитического крекинга отличаются большим разнообразием, вследствие этого и способы обследования их весьма различны. К ним относятся: осмотр наружных и внутренних поверхностей, обстукивание, промеры с целью установления степени износа, анализ структуры металла, просвечивание рентгеновскими лучами не доступных для осмотра мест и др.
Сроки осмотров зависят от типа и вида оборудования, стойкости применяемых для оборудования материалов, качества перерабатываемого сырья и рабочих условий, т. е. температуры, давления, скорости потока и пр.
При переработке сернистого и другого сырья, вызывающего большую коррозию оборудования, осмотры необходимо проводить не менее двух раз в год.
Сопоставляя и изучая результаты периодических осмотров, можно достаточно быстро получить представление о наиболее изнашивающихся участках и объеме ремонтных работ.
При подготовке и проведении ремонта большое внимание должно быть уделено созданию безопасных условий работы,
184
Техника безопасности
Установка заглушек
В процессе ремонта, особенно при проведении огневых работ внутри аппаратов, необходимо ремонтируемый аппарат надежно отключить — изолировать от других аппаратов, с которыми он соединен трубопроводами, так как попадание из соседних аппаратов нефтепродуктов или газа может привести к отравлению работающих, к взрыву, или к пожару в аппарате, где производятся огневые работы.
Перекрытие запорных устройств (задвижек, вентилей) ввиду возможных пропусков не гарантирует полноты отключения. Кроме того, в процессе ремонта в результате случайного пли неправильного открытия этих запорных приспособлений в отключенный аппарат также могут попасть пары или нефтепродукты. Поэтому на практике при ремонте оборудования установок применяется отключение соседних аппаратов путем установки заглушек на фланцевых соединениях при запорных устройствах или на трубопроводах, соединяющих аппараты между собой.
Правильно поставленные заглушки гарантируют от проникновения в аппарат нефтепродуктов и газов.
После окончания ремонтных работ все установленные заглушки должны быть удалены. В исполнении этого должен убедиться лично начальник установки, так как в случае оставления заглушки на трубопроводе в момент пуска установки повышается давление в нем и может произойти авария.
Огневые ремонтные работы
К огневым работам относятся:
1) электро-газосварочные работы, включая ацетилено-кислородную, бензино-кислородную и газо-кислородную резку;
2) паяльные работы.
Огневые работы наиболее опасны в пожарном отношении. Если не соблюдать необходимых мер безопасности, они могут повлечь за собой несчастные случаи.
Чаще всего возникновение пожара является следствием проведения огневых работ на не подготовленном с точки зрения пожарной безопасности рабочем месте, при проведении огневых ремонтных работ вблизи канализационных колодцев, мест скопления нефтяных газов и паров нефтепродуктов.
Для предотвращения аварий, пожаров и несчастных случаев, связанных с выполнением огневых работ, необходимо тщательно подготовить ремонтируемый аппарат и территорию, на которой намечено проведение огневых работ, в соответствии с правилами техники безопасности. При необходимости проведения огневых работ надо руководствоваться следующим.
Правила безопасности при переработке сернистого сырья
185
1. Все огневые работы должны проводиться на специально отведенных площадках. На время ремонта обычно организуют временную площадку в непосредственной близости от ремонтируемой установки. Место расположения площадок для огневых работ должно быть согласовано с пожарной охраной, обслуживающей данный нефтегазоперерабатывающий завод.
2. Огневые работы вне указанных специальных площадок могут выполняться на территории установки только с письменного разрешения главного инжен§ра завода или его заместителя, согласованного с пожарной охраной завода. Во всех случаях в разрешении указываются срок действия разрешения и необходимые меры безопасности; соблюдение этих условий при производстве работ является обязательным.
Сварщик или другой работник не имеет права приступать к огневым работам, пока лично не убедится в наличии разрешения на производство огневых работ и в выполнении всех условий, предусмотренных разрешением.
Если же в процессе работ, несмотря на принятые меры, обнаружено появление газа или нефтепродуктов поблизости от рабочего места, то огневые работы должны быть немедленно прекращены.
§ 3. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ СЕРНИСТОГО СЫРЬЯ
Сернистыми нефтями принято считать такие нефти, общее содержание серы в которых равно или превышает 0,5% . В СССР многие сернистые нефти добываются и перерабатываются в восточной части страны.
При переработке сернистых нефтей и нефтепродуктов необходимо учитывать ряд особенностей:
1)	возможность значительной коррозии оборудования;
2)	суровые зимние условия в восточных районах страны и необходимость осуществления ряда связанных с этим организационных и технических мероприятий для обеспечения бесперебойной эксплуатации установок каталитического крекинга;
3)	увеличенный объем ремонтных работ и необходимость усиленного технического надзора за работой оборудования и организацией ремонта;
4)	ядовитость сернистых нефтепродуктов, содержащих значительные количества сероводорода, в связи с чем для обеспечения безопасной работы требуются более подготовленный персонал для обслуживания установки и осуществления ряда дополнительных мероприятий по технике безопасности;
5)	образование пирофорных соединений.
При переработке сернистых нефтей наибольшую опасность представляет сероводород.
Сероводород — бесцветный газ с характерным запахом тухлых
186
Техника безопасности
яиц. Плотность его по отношению к воздуху 1,19, поэтому сероводород, как правило, скапливается в низких местах — колодцах, приямках, ящиках конденсаторов и других углубленных и непроветриваемых местах.
При вдыхании воздуха, содержащего даже в низкой концентрации сероводород, обоняние быстро притупляется и человек перестает ощущать запах сероводорода, продолжая в то же время отравляться.
При отравлении сероводородом наступает сильное головокружение, глубокий обморок, а при продолжительном вдыхании (в течение 3—5 мин.) смерть. Установлена предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе рабочих помещений, равная 0,01 мг на литр воздуха.
Не следует, конечно, делать из этого вывода, что работа на установках каталитического крекинга при переработке сернистого сырья обязательно должна быть связана с несчастными случаями. Соблюдение правил техники безопасности, принятие мер защиты •или предосторожности наряду с осуществлением ряда технических мероприятий — надежная гарантия от несчастных случаев, связанных с присутствием даже такого ядовитого вещества, как сероводород.
Главный инженер и инженер по технике безопасности каждого нефтегазоперерабатывающего завода должны разработать и довести до сведения всех работников перечень мест и работ, особо опасных по воздействию газа на работающих (колодцы, манифольды, канализация, низкие места, аппараты, резервуары и т. д.). Эти наиболее опасные места должны быть отмечены предупредительными знаками, и все работники установки должны быть ознакомлены с мерами безопасности при работе в этих местах.
Работа в таких местах должна выполняться только по получении специального разрешения (наряда) начальника цеха и обязательно в присутствии наблюдающего (дублера), находящегося вне опасной зоны и могущего в случае необходимости оказать немедленную помощь работающему. Так, например, при работе в колодцах наблюдающий находится наверху, держа в руках конец спасательной веревки, привязанной к поясу работающего, при помощи которой он при необходимости вытаскивает работающего из колодца. При наличии на заводе газоспасательных команд работа проводится в присутствии или силами газоспасателей.
При работе в местах, опасных по выделению газа, необходимо пользоваться следующими защитными средствами:
а)	при концентрации в воздухе сероводорода не выше 2% и кислорода не менее 16% объемн. фильтрующим противогазом;
б)	при концентрации сероводорода в воздухе более 2% шланговым противогазом или кислородным прибором.
Все работники должны быть тщательно проинструктированы,
Правила безопасности при переработке сернистого сырья 187
обучены правилам подачи первой помощи при отравлениях и должны уметь делать искусственное дыхание. Это крайне необходимо, так как задержка в оказании первой помощи грозит тяжелыми последствиями для пострадавшего.
В производственных помещениях, где возможно выделение сероводорода, должна работать приточно-вытяжная вентиляция или помещение должно хорошо проветриваться.
Задвижки и вентили, расположенные в приямках, колодцах и других низкорасположенных местах, должны иметь приводы или штурвалы с вилкой внизу, при помощи которых можно открывать и закрывать задвижки п вентили с поверхности земли, не опускаясь в углубление и не наклоняясь над ними.
Периодически, а в отдельных случаях и перед каждым посещением наиболее опасных мест, необходимо проверять концентрацию сероводорода в воздухе этих мест. Наличие сероводорода в воздухе определяется увлажненной индикаторной бумагой (фильтровальная бумага, пропитанная раствором уксуснокислого свинца) пли специальными газоанализаторами (системы ВНИИТБ, ЛИОТ). Для точных определений производят химический анализ воздуха.
Пирофорное железо
Соединения серы с железом могут в определенных условиях приобретать пирофорные свойства, т. е. способность быстро окисляться кислородом воздуха; при этом пирофорные отложения нагреваются до красного и даже белого каления и при соприкосновении с ними нефтяные газы или нефтепродуктыз агораются или, если последние находятся в пределах взрывных концентраций, взрываются.
Пирофорные отложения, способные к самовозгоранию при невысоких температурах, образуются в аппаратуре, трубопроводах, резервуарах и емкостях установок при переработке и хранении сернистых нефтей и нефтепродуктов. Указанные отложения состоят в основном из сернистого железа и образуются вследствие воздействия на железо и его окисли сероводорода и элементарной серы.
Наибольшей активностью обладают пирофорные отложения, образующиеся при хранении незащелоченных дестиллатов светлых нефтепродуктов, содержащих элементарную серу и сероводород. Большинство случаев самовозгорания пирофорных отложений происходит в резервуарах, в которых хранился бензиновый дестиллат первичной гонки, полученный при переработке сернистых нефтей. Реже наблюдаются случаи самовозгорания пирофорных соединений, образовавшихся при хранении бензинов из малосернистого сырья. Взрывы и пожары при этом происходят чаще всего весной или осенью в вечерние или предвечерние часы во время или вскоре после опорожнения резервуара. Вероятно, при умеренных температурах
188
Техника безопасности
весной и осенью происходит накопление пирофорных отложений; с поступлением воздуха в резервуар при его опорожнении от нефтепродукта, особенна в вечернее время, и испарении жидкой пленки нефтепродукта с этих отложений последние быстро окисляются.
Зимой конденсация паров бензина и воды па холодной поверхности стенок аппаратов и резервуаров препятствует быстрому окислению пирофорных отложений, а летом, наоборот, за счет повышенной температуры стенок окисление пирофорных соединений происходит одновременно с их образованпем.
Аппараты, емкости и резервуары, в которых хранились сернистые продукты, перед ремонтом или чисткой подвергаются непрерывной паровой продувке в течение 24—36 час. Пар должен подаваться так, чтобы внутри аппарата пли емкости непрерывно поддерживалось давление несколько выше атмосферного (контролируется по выходу пара через специальные патрубки в аппаратах, дыхательные клапаны и верхние люки в резервуарах).
Пропарку надо проводить при закрытых остальных люках, а конденсат спускать в канализацию через дренажные спускные трубы. После паровой продувки аппарат или резервуар заполняют водой и постепенно уровень воды снижают: в резервуарах — по 0,5—1,0 у в час, в аппаратах — по 0,5—1,0 .и в течение 2—Зчас .
Грязь и отложения, извлекаемые из аппаратуры и резервуаров, в процессе очистки и вплоть до удаления пх с территории завода должны поддерживаться во влажном состоянии. Отложения, находящиеся на стенках аппаратов и резервуаров, также должны непрерывно смачиваться водой во время чистки. Указанные отложения следует отвозить в специально отведенные места, где их воспламенение после высыхания не могло бы привести к пожарам. Еще лучше эти отложения немедленно закапывать в землю вне завода.
В качестве одной из мер, предотвращающих накопление пирофорных отложений, можно рекомендовать меюд периодической очистки резервуаров, особенно, если они не имеют защитных покрытий или неудовлетворительно работают стабилизационные и. защелачивающие устройства. В зависимости от содержания в сырье и нефтепродуктах серы такую очистку проводят через определенные промежутки времени: тем чаще, чем больше содержание серы в сырье.
При среднем содержании серы в сырье резервуары для хранения бензинов нужно очищать через 3—6 месяцев.
§ 4. НЕКОТОРЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗАВОДОВ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ
Основные осложнения в эксплуатации нефтегазоперерабатывающих заводов в зимнее время связаны с образованием ледяных пробок при замерзании скопившейся воды в трубопроводах и за-
Защита от молний и статического электричества
189
пирных приспособлениях с образованием в них гидратов — комплексов из воды и углеводородных газов и застыванием высоко-застывающих нефтепродуктов.
На каждой установке при подготовке к работе в зимнее время осуществляются следующие мероприятия.
1. Отепление производственных помещений и нефтезаводского оборудования. Большое внимание при этом следует уделять отеплению контрольно-измерительных приборов с их коммуникациями, трубопроводов с, высокозастывающими нефтепродуктами, ре-агенгами и нефтепродуктами, в которых содержится вода, аварийных линий, дренажных линий на паропроводах и водопроводах, выходящих на поверхность земли, и водяных колодцев с задвижками.
2. Ремонт теплоизоляции на аппаратах, нефтепроводах и паропроводах.
В зимнее время необходимы жесткий контроль за всеми точками, где возможно скопление воды, и тщательный дренаж воды, организация прокачек или продувок всех трубопроводов для высоко-застывающих нефтепродуктов на период прекращения горячего потока; если же предполагается длительный простой линии, то в нее закачивают низкозастывающие нефтепродукты.
Известны случаи, когда на отдельных участках нефтепроводов или газопроводов при низких температурах воздуха застывает нефтепродукт или образуются гидратные или ледяные пробки и давление в аппаратуре начинает возрастать — создается аварийное положение. В таких случаях надо быстро организовать прогрев трубопроводов водой или паром; если это не даст положительного результата и давление в системе повышается, приступают к аварийной остановке установки.
Перед пуском установки в зимнее время все трубопроводы л аппараты должны быть отогреты и должна быть проверена их исправность; включение аппаратов и трубопроводов с замерзшими спускными (дренажными) вентилями или задвижками не разрешается.
Необходимо периодически удалять снег и лед с площадок и посыпать их песком, а также очищать от снега крыши нассспых и компрессорных зданий.
Необходимо также удалять корки льда и сосульки с верхних частей установки, так как они при падении могут ушибить работающих.
§ 5. ЗАЩИТА ОТ ВТОРИЧНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ МОЛНИИ И СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Под вторичными проявлениями молнии следует понимать возникновение электрических зарядов на сооружениях в результате действия атмосферных грозовых разрядов, происходящих на некотором расстоянии от сооружения.
190
Техника безопасности
Под статическим электричеством обычно понимают электрические заряды, возникающие в результате трения.
В условиях работы установок заряды статического электричества возникают в трубопроводах, аппаратах и резервуарах в результате трения о стенки их нефтепродуктов, (являющихся диэлектриками) при переливаниях, перемешивании и перекачках.
Из практики известно, что наиболее благоприятными условиями для образования зарядов статического электричества являются, например:
1) закачка легких нефтепродуктов (бензин, лигроин) в паровое пространство аппаратов и резервуаров;
2) операции по циркуляции легких нефтепродуктов при проведении защелачивания и т. д.
Для предупреждения образования зарядов статического электричества категорически запрещается подача в резервуары, цистерны и тару свободно падающей струей легковоспламеняющихся жидкостей (сырая нефть, бензины, пресс-дестиллаты, керосины, легкое масло и др., а также аммиак).
Закачивать такие нефтепродукты в резервуары и цистерны необходимо под уровень жидкости, имеющейся в емкости, т. е. конец, трубопровода или шланга, по которому подается нефтепродукт в емкость, должен быть опущен ниже уровня мертвого остатка продукта в нем.
При первоначальном заполнении новых резервуаров или цистерн после их зачистки, т. е. в тех случаях, когда пет мертвого остатка, должны быть приняты особые меры предосторожности: медленная закачка, усиленное наблюдение или подача продукта в слой предварительно закачанной воды.
На поверхности жидкости в резервуаре и других емкостях не должно находиться никаких плавающих предметов, так как на них могут накапливаться заряды и при соприкосновении плавающего предмета со стенкой резервуара может возникнуть искра. Кроме того, необходимо систематически очищать все резервуары и аппараты от скапливающихся в них отложений и грязи.
Помимо мер по предупреждению образования зарядов статического электричества, наДб принимать меры по защите от вторичных проявлений молний и статического электричества.
Основным мероприятием для борьбы с этими явлениями служит заземление. Заземление предназначается для отвода в землю электрических зарядов, возникающих при воздействии вторичных проявлений молнии и зарядов статического электричества.
Токоотводы заземляющих устройств должны прокладываться кратчайшим путем к земле.
Все соединения токоотводов в заземляющих устройствах должны выполняться тщательно сваркой или при помощи надеж
Правила безопасности при эксплуатации вспомогательного оборудования 191
ного болтового соединения, когда сваркой их соединять нельзя.
Надземную часть заземляющих устройств окрашивают масляной краской в фиолетовый цвет с черными поперечными полосами.
Проверка заземлений технологического оборудования и аппаратуры должна проводиться 2 раза в год: в зимних и летних услог-виях эксплуатации.
§ 6. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Воздуходувки. Помещение, где расположены воздуходувки, должно иметь сигнальную связь с операторной для вызова в случае необходимости старшего оператора или начальника установки.
Пуск воздуходувок должен производиться в присутствии старшего оператора или начальника установки. Включать двигатель должен дежурный электромонтер, применяя при этом защитные средства против поражения электрическим током (резиновые перчатки и коврики).
Перед пуском в работу воздуходувок и вентиляторов высокого давления должно быть проверено состояние муфты сцепления, подшипников и крепления воздуходувки, вентилятора высокого давления и мотора к опорным плитам. Рабочее колесо воздуходувки должно быть провернуто вручную на один оборот. Если при этом не замечено какого-либо подозрительного стука или вибрации, то воздуходувка включается в работу.
Машинист, обслуживающий воздуходувку, обязан строго сле-• дить за давлением подаваемого для смазки масла, а также за температурой нагрева подшипников и охлаждающей воды, не допуская повышения ее выше 70° (для подшипников) и 35—40° (для отходящей воды).
При подозрительном шуме или вибрации воздуходувки ее останавливают и включают резервную воздуходувку, которая должна содержаться в полной исправности.
Грузо-пассажирский лифт должны обслуживать лифтеры, прошедшие инструктаж и получившие право на обслуживание лифтов от инспекции Котлонадзора.
Работник, обслуживающий грузо-пассажирский лифт, должен знать и точно соблюдать инструкцию пользования лифтом. В случае обнаружения каких-нибудь неисправностей лифта его необходимо остановить и сообщить об этом начальнику установки.
Г Л А В А О Д II Н Н А Д Ц А Т А Я
ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И ПРОИЗВОДСТВА
В шестой пятилетке перед нефтяниками ставятся грандиозные -задачи.
В Директивах XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956—1960 гг. в области нефтяной промышленности предусматривается обеспечить высокие темпы роста добычи и переработки нефти, увеличить производство светлых нефтепродуктов примерно в 2 раза и производство смазочных масел в 1,8 раза. При этом предусматривается дальнейшее углубление переработки нефти, улучшение качества автотракторных топлив и масел, повышение антидетонационных свойств бензинов, снижение содержания серы и парафина в дизельном топливе и т. д.
В решении этих грандиозных задач большую роль должны сыграть нефтепереработчики.
Рост и совершенствование социалистического производства на базе высшей техники невозможны без постоянного повышения технической грамотности трудящихся, без повышения технической культуры, без глубокого овладения современной техникой и технологией производства. Непрерывный рост культурного и технического уровня рабочих и инженерно-технических работников обеспечивал и обеспечивает высокие темпы развития промышленности нашей страны.
Социалистическое соревнование — метод повышения производительности труда и совершенствования производства на основе максимальной активности трудящихся масс — получило широкий размах и в нефтяной промышленности. Внедрение методов работы передовиков соревнования в производственную практику нефтеперерабатывающих заводов и передовая организация труда позволяют добиваться улучшения технологического режима и значительного увеличения производительности имеющегося оборудования, улучшения качества продукции и снижения удельного расхода пара, топлива, электроэнергии и реагентов при высокой производительности по исходному сырью и высоком отборе нефтепродуктов.
Основные обязанности членов технологической бригады
193
Наилучшие >езультаты достигаются там, где своевременно подготовляются кгалифицированные кадры, проводится техническая учеба и где расстановке работников на рабочих местах уделяется большое внимание.
Залогом хорошей работы завода, цеха, установки, технологической бригады являются правильная организация труда, умелое использование аппаратуры и оборудования, высокая производственная п техническая культура. С развитием и внедрением в промышлен гость процесса каталитического крекинга с его новым оборудование i потребовались более квалифицированные рабочие и инженерно технические работники.
Большую роль в развитии каталитического крекинга в Советском Союзе сыграли коллективы рабочих и инженерно-технических работников гг. Грозного и Баку, освоившие первые в Советском Союзе установки каталитического крекинга с циркулирующими катализаторами.
В эти коллективы входили исследователи, проектировщики и производственники крекинг-заводов. Опытные работники помогали налаживать и пускать установки каталитического крекинга на других заюдах Советского Союза.
Каждую установку каталитического крекинга обслуживает технологи юская бригада, возглавляемая начальником установки, в обязанность которого входит техническое и административное руководство установкой в целом. Технологическая бригада состоит из неско. ьких вахтенных (сменных) бригад. При 8-часовом рабочем дне установку обслуживают четыре сменные бригады: три основные и о ща подменная.
Установка каталитического крекинга имеет производственный план. Общей задачей коллектива установки являются выполнение и перевыполнение этого плана по всем показателям (количественным и по качеству вырабатываемой продукции) с наименьшими расходами катализатора, топлива, пара, воды и электроэнергии.
§ 1. ОСНОВНЫЕ ОБЯЗАННОСТИ ЧЛЕНОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БРИГАДЫ
Четкое распределение обязанностей между членами технологической бригады очень важно при ведении технологического процесса. Состав бригады бывает различным в зависимости от конкретных условий работы и типа установки.
Все работники установки должны хорошо знать технологический процесс и схему установки, инструкции по ее эксплуатации и пс технике безопасности и соблюдать все правила пожарной безопасности.
Кроме того, ведущий персонал должен знать основные способы переработки нефти, главные системы каталитического крекинга,
13 Заказ 215.
194
Организация труда и производима
принципы действия контрольно-измерительных приборов (включая регулирующие), основные методы лабораторного контроля качеств газа, нефтепродуктов и катализатора.
Старший оператор и операторы должны уметь самостоятельно пускать и останавливать установку и поддерживать заданный технологический режим. Каждый из них на своем месте должен знать нормы расхода катализатора, пара, электроэнергии, технические нормы по ГОСТ и межцеховые нормы на качество сырья и вырабатываемых нефтепродуктов и в процессе работы выполнять их.
Старший оператор является техническим руководителем и ответственным лицом за работу вверенных ему установки и рабочего персонала в течение смены. Он отвечает за правильность расстановки рабочих вахты, за соблюдение технологического режима и трудовой дисциплины вахтовым персоналом, ведет процесс на установке каталитического крекинга, следит за обеспеченностью установки сырьем, электроэнергией, водой, паром, катализатором и реагентами. Отвечает за качество вырабатываемых установкой нефтепродуктов. Контролирует работу операторов установки. Отвечает за состояние техники безопасности и противопожарной техники. Ведет общий вахтенный журнал.
Кроме того, все работники установки должны знать производственные инструкции, имеющие отношение к выполняемой ими работе.
Все помощники операторов, помимо отличного знания всего относящегося к их участку работы, должны изучать основы технологии нефти и каталитического крекинга, свойства нефтепродуктов, газов и катализаторов.
§ 2. ПРИЕМ И СДАЧА ВАХТЫ
Прием и сдача вахты являются очень важными этапами в работе установки.
За короткий промежуток времени (20—30 мин.) каждый работник заступающей на вахту бригады на своем участке должен детально ознакомиться с работой установки — технологическим режимом, качеством катализатора, сырья и нефтепродуктов, состоянием оборудования и аппаратуры, разобраться в происшедших неполадках, выяснить, по какой причине они произошли и как были ликвидированы, проверить работу вентиляционных устройств, комплектность и состояние противопожарного инвентаря, противогазов, аптечки и т. д.
Все действия работников заступающей на вахту бригады должны быть направлены на подготовку рабочего места таким образом, чтобы иметь возможность вести заданный технологический режим, добиваясь наилучших технико-экономических показателей, и поддерживать порядок на установке в течение всей вахты.
Заработная плата рабочих и нормы выработки
195
При аварийном положении на установке и при больших производственных неполадках на том или ином участке вновь заступающий работник имеет право не принимать вахты до тех пор, пока установка не начнет работать нормально. В таких случаях он не может оставаться безучастным наблюдателем и обычно под руководством или по указаниям соответствующих работников предыдущей смены принимает деятельное участие в ликвидации аварийного положения и выводе установки на нормальный технологический режим.
Результаты осмотра и основные замечания по приему и сдаче вахты должны быть записаны в вахтенном журнале. Вахта считается сданной и принятой только после того, как старший по участку или по вахте, сдающий вахту, распишется в журнале о сдаче, а принимающий вахту о приеме.
Все работники бригады должны соблюдать трудовую и производственную дисциплину, правила внутреннего распорядка и не оставлять рабочего места без надзора даже на короткий промежуток времени.
Надо всегда помнить, что нарушение технологической дисциплины — технологического режима, правил эксплуатации оборудования и аппаратуры, а также трудовой дисциплины может привести к осложнениям в работе установки, а иногда и к аварии.
В вахтенном журнале надо записывать о всех неполадках в работе установки и о способах их устранения, о неисправностях и недостатках в работе оборудования и аппаратуры.
В конце вахты необходимо провести контрольные замеры и составить материальный баланс работы установки за смену.
§ 3. ЗАРАБОТНАЯ ПЛАТА РАБОЧИХ И НОРМЫ ВЫРАБОТКИ
В целях стимулирования повышения производительности установки, максимального использования ее производственной мощности и повышения трудовой и производственной дисциплины в бригаде оплата труда рабочих установок каталитического крекинга производится по сдельно-премиальной системе. По этой системе заработная плата рабочих складывается из сдельного заработка и премий, выплачиваемых за выполнение и перевыполнение норм выработки.
Норма выработки за смену устанавливается в тоннах натуральной или условной продукции с учетом ассортимента продуктов, вырабатываемых на установке.
Производительность установки по свежему сырью устанавливается на основании фактически достигнутого уровня, но не ниже плановой нормы перерабатываемого сырья в сутки, исходя из годового плана.
13*
196
Организация труда и производства
Сменное задание дается в соответствии с суточной нормой выработки.
Месячную норму выработки определяют путем умножения установленной нормы выработки за смену на количество смен (вахт) работы в месяце.
За выполнение и перевыполнение месячной нормы выработки при условии выполнения нормы отбора целевого продукта от сырья и соблюдения качественных показателей рабочим бригады выплачивается премия к сдельному тарифу за отработанное время.
В зависимости от категории установок премия за выполнение и перевыполнение норм выработки в соответствии с действующей инструкцией Министерства нефтяной промышленности СССР выплачивается в размерах, указанных в табл. 22.
Таблица 22
Размеры премий в процентах к тарифной ставке
Группы установок 1	За выполнение месячной нормы выработки	За каждый % перевыполнения месячной нормы выработки
I	До 30	До И)
II	» 15	» а
III	» 5	» 3
1 Установки каталитического крекинга относятся к I группе.
Кроме премии за выполнение и перевыполнение месячной нормы выработки, для операторов и их помощников устанавливается премия за перевыполнение нормы отбора целевого продукта от сырья.
Премия за каждый процент перевыполнения нормы по отбору целевого продукта от сырья выплачивается рабочим установок I группы в размере до 20%, II группы — до 10% и III группы — до 5% к тарифной ставке за отработанное время.
Если бригада не выполнила установленных норм по отбору основного продукта, то размер премии за выполнение и перевыполнение месячной нормы выработки уменьшается вдвое.
Если бригада выполнила нормы выработки по количественным показателям, но не выполнила их по качественным показателям, размеры премии также уменьшаются вдвое.
Заработная плата рабочих и нормы выработки	197
Для оценки качества продуктов устанавливаются технические нормы, которые утверждаются главным инженером завода.
Если основная продукция не соответствует установленным техническим нормам, то она в подсчет выполнения норм выработки не входит и, следовательно, не оплачивается.
За отклонение от технических норм качества других нефтепродуктов размер премии может быть уменьшен.
Приведенная выше система оплаты труда стимулирует борьбу за повышение производительности труда, за лучшее использование сырья и за повышение качества выпускаемой продукции. В случае изменения времени простоя установок на капитальном или текущем ремонте в план вносятся соответствующие поправки.
Рабочие должны быть ознакомлены с положением об оплате труда, разработанным для установки, на которой они работают.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИМЕРНАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО УХОДУ И ОБСЛУЖИВАНИЮ КОМПРЕССОРА МАРКИ КГ-4
I.	Подготовка компрессора к пуску
До пуска компрессора необходимо провести следующие работы.
1.	Проверить количество масла в лубрикаторе. При пуске уровень масла должен находиться в верхней части стекла маслоуказателя.
Масло должно применяться марки: летом — компрессорное Т, зимой — компрессорное М.
2.	Проверить количество масла в раме. Уровень масла при пуске машины должен находиться в верхней части стержня маслоуказателя
Применяются масла марок: индустриальное 45 (машинное С, ГОСТ 1707-51) или индустриальное 50 (машинное СУ, ГОСТ 1707-51), в жаркое время моторное Т.
3.	Прокачать от руки лубрикатор, повернув его рукоятку оборотов на 50, и проверить подачу масла через контрольные окна лубрикатора.
4.	Открыть продувочные вентили ресиверов.
5.	Пустить охлаждающую воду в рубашки цилиндров и масляного холодильника. Проверить, течет ли вода из каждой отдельной сливной трубы.
6.	Убрать все с фундамента компрессора.
7.	Проверить исправность ограждения всех частей.
8.	Если компрессор пускают впервые после монтажа, а также после длительной остановки, перед пуском его необходимо провернуть вал компрессора вручную не меньше чем на один оборот маховика и проследить, не было ли во время проворачивания ударов, толчков и посторонних звуков. Отсутствие этих дефектов указывает на правильность сборки.
9.	Открыть крышку фильтра и залить в него масло, пока уровень его в фильтре не перестанет опускаться.
10.	Тщательно проверить, поступает ли смазка в цилиндры п сальники.
11.	Открыть боковой люк картера и смазать направляющие, при этом желательно провернуть вал компрессора на один оборот маховика.
П. Пуск компрессора в ход
1.	Перед пуском компрессора необходимо убедиться в том, что компрессор включен в холостую линию.
2.	Проверить, наложены ли щетки электродвигателя на кольца.
3.	Проверить, находится ли ручка пускового реостата в пусковом положении.
4.	Предупредить о пуске компрессора всех находящихся вблизи.
5.	Включить рубильник, а затем медленно выводить сопротивление реостата до конца, после чего замкнуть кольцо электродвигателя (поднять щетки) и привести реостат в первоначальное состояние (так включается асинхронный электродвигатель с контактными кольцами).
Приложения
199
6.	Вслед за включением электродвигателя проверить исправность работы масляного насоса, если насос не создает давления, необходимо компрессор остановить, выяснить причину и устранить неполадки.
7.	Проверить подачу смазки лубрикатором.
8.	Закрыть продувочные вентили ресивера, предварительно проверив, что через них проходит сухой газ.
9.	Дать нагрузку компрессору, переключив его на рабочую линию.
10.	Проверить показания манометра, следя за тем, чтобы давление не превышало 4 ат.
11.	Прослушать работу компрессора. При обнаружении стука или других посторонних звуков его необходимо остановить для устранения неполадок.
12.	Если компрессор пускают после долгой остановки, то после получасовой работы его необходимо остановить, открыть люк картера и проверить на ощупь температуру нагрева направляющих, коренных подшипников и головки шатуна.
13.	Если компрессор пускают после ремонта и монтажа, необходимо произвести обкатку машины с остановками для осмотра.
III.	Наблюдение за компрессором во время работы
Во время работы компрессора необходимо выполнять следующее.
1.	Следить за правильной работой лубрикатора, проверяя подачу масла по контрольным окнам. Подача масла должна соответствовать заданной.
2.	Следить за наличием масла в лубрикаторе. Добавлять масло в резервуар нужно обязательно через сетку. Лубрикатор всегда должен быть закрытым во избежание попадания в него пыли.
3.	Проверять по манометру работу масляного насоса, который должен создавать давление 1—2 ат.
4.	Следить за уровнем масла в раме компрессора. Уровень масла во время работы не должен опускаться ниже середины стержня масло-указателя.
5.	Следить за показаниями амперметра электродвигателя. Повышение показаний амперметра при неизменном давлении указывает на повышенное трение в механизме компрессора.
6.	Следить за температурой всех трущихся частей компрессора. Примерная температура движущихся частей определяется по температуре масла, выходящего из рамы компрессора, которая не должна превышать 40—45°.
7.	Проверять температуру отходящей охлаждающей воды, которая должна быть в пределах 30—35°.
8.	Систематически зачищать ресиверы от масла и сконденсировавшейся влаги.'
9.	Следить за чистотой фильтрующих сеток масляного фильтра.
10.	Следить за температурой воздуха во всасывающих и нагнетательных трубопроводах компрессора.
11.	Следить за исправностью всех предохранительных клапанов, установленных на линиях.
12.	Проверять чистоту приемной сетки масляного насоса.
13.	Следить за плотностью всех соединений и при обнаружении пропуска немедленно устранять его.
14.	Следить за затяжкой фундаментных болтов. Все болты должны быть затянуты равномерно. Затяжку болтов можно производить только при остановленном компрессоре.
15.	Следить за состоянием фундаментов компрессора и при обнаружении хотя бы самых незначительных трещин подвергать их тщательному исследованию.
16.	Всегда содержать в чистоте машину, фундамент, инструмент и помещение вокруг компрессора.
200
Прилож ения
IV.	Остановка компрессора
Чтобы остановить компрессор, необходимо:
1)	спустить давление в системе и открыть продувочные вентили ресиверов;
2)	выключить рубильник мотора или масляный выключатель;
3)	выключить охлаждающую воду;
4)	открыть люки картера и осмотреть, не греются ли направляющие и подшипники;
5)	если компрессор останавливается на продолжительное время, продувочные вентили должны быть оставлены открытыми, цилиндры и движущиеся части обильно смазаны, воду во избежание замерзания всюду следует спустить.
При срочной остановке компрессора прежде всего надо выключить рубильник.
Не допускается работа компрессора в следующих случаях:
1)	при отсутствии давления масла в системе смазки;
2)	если хотя бы из одной сливной трубки коммуникаций охлаждения не вытекает вода;
3)	при повышении температуры в нагнетательной трубе выше 180°;
4)	при повышении температуры отходящей охлаждающей воды выше 40°;
5)	при повышении температуры масла, выходящего из рамы компрессора в сборник;
6)	при падении давления масла ниже 1 ат и повышении свыше 3 ат по манометру масляного насоса;
7)	при наличии стука и нагрева трущихся частей.
Кроме того, запрещается:
1)	укреплять соединения, затягивать болты и открывать люки картера на ходу компрессора;
2)	перегружать компрессор при работе его с подпором;
3)	поднимать давление на выкидной линии выше 5 ат;
4)	подтягивать пли заглушать предохранительные клапаны для устранения обнаруженного пропуска газа при работе компрессора;
5)	пускать холодную воду в разогретый компрессор в том случае, если компрессор по недосмотру был пущен без охлаждения;
6)	смазывать компрессор маслом неподходящего качества;
7)	пользоваться для хранения и доставки компрессорного масла посудой из-под машинного масла или керосина без предварительного мытья ее и вытирания насухо;
8)	промывать цилиндры компрессора бензином или лигроином;
9)	очищать трубопровод и ресиверы от масла выжиганием;
10)	класть инструмент или другие предметы на компрессор или цоколь фундамента во время работы компрессора.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИМЕРНАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ ТУРБОВОЗДУХОДУВКИ ТВ1
I.	Подготовка турбовоздуходувки к пуску
До пуска турбовоздуходувки необходимо провести следующие работы.
1.	Проверить количество масла в масляном баке.
Перед пуском уровень масла должен соответствовать верхней проточке на маслоуказателе.
Прим ж ения
201
Масло следует заливать следующей марки: турбинное 22 (турбинное Л) ГОСТ 32-53 или индустриальное 20 (веретенное 3) ГОСТ 1707-51.
2.	При помощи ручного масляного насоса заполнить масляную систему маслом.
3.	Проверить, закрыта ли задвижка на нагнетательном трубопроводе и на выхлопной линии в атмосферу.
4.	Поставить штурвал дроссельной заслонки на всасывании в пусковое положение.
5.	Проверить отсутствие посторонних предметов во всасывающей линии.
6.	Убрать все предметы с фундамента и воздуходувки.
7.	Если воздуходувку пускают впервые после монтажа, а также после длительной остановки, перед пуском необходимо ее вал провернуть вручную не меньше чем на 2—3 оборота и проследить, не было ли во время проворачивания ударов, толчков и других неполадок. Ротор турбовоздуходувки со спаренным электродвигателем должен свободно проворачиваться от руки.
8.	Периодически проверять аксиальное положение ротора, производя замеры между гайкой ротора и торцом крышки подшипника (со стороны пяты).
Первоначальные замеры, проведенные на заводе, нанесены на крышке подшипника.
9.	Пустить воду в холодильник.
II.	Пуск турбовоздуходувки
1.	Включить рубильник и довести число оборотов до нормального (порядок включения двигателя марки АД-92/2 зависит от пусковых средств, установленных на месте).
2.	При пуске воздуходувки необходимо наблюдать за показаниями масляного манометра. Если манометр не покажет давления, машину следует немедленно остановить и выяснить причину его отсутствия. В большинстве случаев причинами отсутствия давления являются проникновение воздуха через неплотности (нет прокладки под ниппелем) во всасывающую трубку масляной системы, а также чрезмерное открытие краников на выходе масла в пяту и червячную пару.
3.	Если воздуходувку пускают впервые после монтажа на месте эксплуатации пли после длительной остановки, двигатель включается на несколько секунд в целях проверки механической части, отсутствия препятствий для свободного вращения ротора и направления его вращения (ротор должен вращаться по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя). Если никаких дефектов не будет обнаружено, двигатель включают вторично на более продолжительное время и число оборотов доводится до нормального.
4.	Во время пуска непосредственно после достижения полного числа оборотов необходимо проверить, не происходит ли вибрация агрегата. При появлении вибрации или ненормального шума следует немедленно остановить машину для устранения причин, вызвавших вибрацию.
5.	Медленно открывать задвижку на нагнетательном трубопроводе. Открывать задвижку нужно медленно также после пуска машины. Если установка не готова принять дутье, надлежит приоткрыть задвижку на выхлопной линии в атмосферу.
6.	Медленно открывать дроссельную заслонку на всасывающем трубопроводе до требуемого давления в нагнетательном. При открытии дроссельной заслонки следить за показаниями амперметра электродвигателя и не допускать его перегрузки.
Включение воздуходувки в сеть, находящуюся под дутьем
При переключении дутья с одной воздуходувки на другую необходимо проделать следующую работу.
202
Приложения
1.	Включить рубильник и довести число оборотов воздуходувки до нормального.
2.	Проверить давление нагнетания в сети.
3.	Уравнять, регулируя дроссельной задвижкой на всасывании и задвижкой на выхлопной линии, давление воздуха до и после запорной задвижки нагнетательной сети.
4.	Поддерживая равенство давлений с обеих сторон запорной задвижки, постепенно открывать ее полностью. В это время обе воздуходувки будут работать параллельно.
Переключение желательно производить при избыточном давлении в сети, не превышающем 1600 мм вод. ст.
5.	Выключить электродвигатель ранее работавшей воздуходувки и поставить пусковое устройство (если оно имеется) в положение пуска .
III.	Наблюдение за воздуходувкой во время работы
Во время работы воздуходувки необходимо выполнять следующее.
1.	Следить за работой опорных подшипников, упорной пяты и червячной пары по их нагреву. Температура подшипников должна быть не более 70°. Нагрев кожуха и крышек в местах расположений червячной пары и пяты не должен превышать 50°.
2.	Следить за давлением масла в нагнетательном маслопроводе. Давление не должно быть ниже 1.5 ат при нормальном разогреве машины и 2950 об/мин.
3.	Следить, чтобы не было утечки масла через неплотности маслопровода.
4.	Следить за наличием масла в баке. Уровень масла во время работы не должен опускаться ниже нижней отметки в масляном указателе.
5.	Следить за чистотой масляного фильтра и при загрязнении менять фильтрующий элемент.
6.	Следить за чистотой приемной сетки масляного насоса.
7.	Следить за показаниями амперметра электродвигателя. Повышение показаний амперметра при неизменном давлении указывает на увеличение рения в механизме турбовоздуходувки.
8.	Следить за отсутствием вибрации, периодически прослушивая весь агрегат слуховой трубкой.
9.	При наступлении посторонних резких шумов на приеме компрессора быстро прикрыть дроссельную заслонку на всасывании.
10.	Следить за затяжкой болтов. Все болты должны быть затянуты равномерно. Затяжку болтов производить только во время стоянки воздуходувки.
11.	Следить, чтобы сетка на всасывающем трубопроводе была чистой (применяется сетка с просветом 5 х 5 мм} во избежание увеличения сопротивления. В зпмнее время не допускать обмерзания сетки (при обмерзании сетки разрежение во всасывающем трубопроводе резко возрастает).
12.	Содержать в чистоте машину, фундамент, инструмент и помещение вокруг воздуходувки.
13.	Следить за режимом работы турбовоздуходувки по показаниям манометра, установленного на нагнетательном патрубке, п амперметра электродвигателя; понижение противодавления в нагнетательной сети вызывает повышенный расход мощности и перегрузку электромотора.
14.	Вести суточный эксплуатационный журнал.
15.	Осмотр основных узлов и деталей должен проводиться в следующие сроки.
Приложения
203
Наименование узлов и деталей	Число часов работы между осмотрами	Необходимые меры
Опорные подшипники	3000	Легкая-шабровка
Упорная пята	 Привод масляного на-	3000	Проверка состояния подшипника
coca	 Масляный насос основ-	3000	Проверка зацепления
НОЙ 			3000	Проверка боковых зазоров
Муфта сцепления . . . Масляный резервуар, масляный трубопровод	1800	Смена масла, проверка зацепления
и холодильник масла	4000	Очистка и смена масла
Масляный фильтр . . . Полная ревизия всей	200	Смена фильтрующего элемента
воздуходувки ....	7200	Капитальный ремонт
IV. Остановка турбовоздуходувки
Для остановки воздуходувки нужно выполнять следующее.
1.	Постепенно открывать выхлопную задвижку и одновременно закрывать задвижку на нагнетательном трубопроводе.
2.	Закрыть дроссельную заслонку на всасывающем трубопроводе.
3.	Выключить рубильник электродвигателя и поставить пусковое устройство в положение пуска.
4.	Выключить охлаждающую воду.
Не допускается работа воздуходувки в следующих случаях:
1)	при давлении масла по манометру менее 1 ат;
2)	без установки предохранительной сетки на всасывающем патрубке;
3)	при неустойчивых режимах работы;
4)	при применении масла неподходящей марки;
5)	при загрязненном масле;
6)	при нагреве опорных подшипников, пяты и червячной пары выше установленной температуры;
7)	при нагреве лабиринтного уплотнения и маслоотбойной резьбы;
8)	при вибрации турбовоздуходувки и ее деталей.
Запрещаются крепление соединений и затяжка болтов на ходу турбовоздуходувки.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1,	Шуйкин Н. И. и Тимофеева Е. А. Исследование превращений индивидуальных углеводородов в контакте с активированной трошковской глиной. Известия АН СССР, отд. химических наук, № 4, стр. 678, 1953.
2.	Добрянский А. Ф. и Воробьева Г. Я. Каталитическое превращение парафина и церезина над гумбрином. Журн. прикладной химии, т. XXVII, вып. 6, стр. 625, 1954.
3.	И е т р о в А. Д. Высокооктановое моторное топливо. Природа, № И. XI, 1953.
4.	Обрядчиков С. Н. Технология нефти, ч. II, Гостоптехиздат, 1953.
5.	ИсагулянцВ. И. и Егорова Г. И. Химия нефти (руководство к лабораторным занятиям). Гостоптехиздат, 1949.
6.	Вернадский В. Н., Курбатов С. М. Земные силикаты, алюмосиликаты и их аналоги. ОНТИ НКТП, 1937, стр. 234.
7.	Агафонов А. В. Алюмосиликатные катализаторы. Гостоптехиздат, 1952.
8.	Агафонов А. В., Суханов В. П., Рабинович Э. И., Юдинсон Р. Н. Разложение высококипящих фракций сернистых нефтей в присутствии алюмосиликатных катализаторов. Изд. АН СССР, 1955.
9.	Нагиев М. Ф. Химия, технология и расчет процессов синтеза моторных топлив. Изд. АН СССР, 1955.
10.	ЛукашевичИ. П. и СмидовичЕ. В. Практикум по технологии нефти. Гостоптехиздат, 1952.
И. Орочко Д. И. Теоретические основы ведения синтеза жидких топлив. Гостоптехиздат, 1951.
12.	Моторные топлива, масла и жидкости, под ред. К. К. Папок и Е. Г. Семенидо, изд. 2-е. Гостоптехиздат, 1953.
13.	Папок К. К., Рагозин Н. А. Технический словарь по топливу и маслам. Гостоптехиздат, 1955.
14.	Б а л а и д и н А. А. Кинетика каталитической гидрогенизации. Известия АН СССР, № 4, стр. 339, 1945.
15.	Топчиева К. В., Баталова Т. Т., Панченков Г. М. Превращение углеводородов на алюмосиликатных катализаторах различного состава, т. 78, № 3, стр. 501, АН СССР, 1951.
16.	К о з л о в а Т. Н., Казимбекова И. И. и Сарычева Л. А. Лабораторный метод определения кокса на алюмосиликатном катализаторе. Новости нефтяной техники. Нефтепереработка, вып. 1, 1953.
17.	Пучков Н. Г. и др. Дизельные топлива каталитического крекинга. Труды ВНИИТнефти, вып. 4, стр. 122, 1954.
18.	Андерс В. Р. Контрольно-измерительные приборы на нефтезаводах. Гостоптехиздат, 1952.
19.	Бондаренко Б. И. и Ш е р г и л о в Н. В. К характеристике крекинг-установок ТСС. Американская техника и промышленность, № 8, 1946.
Использованная литература
205
20.	Бондаренко Б. И. О материальных балансах каталитического крекинг-процесса с рециркуляцией. Нефт. хоз., № 11, 1954.
21.	Черек М. Изменения в схеме питания водой котла-утилизатора установок каталитического крекинга. Новости нефтяной техники. Нефтепереработка, вып. 3. стр. 8, 1955.
22.	Реферативный сборник. Химия и переработка нефти, вып. 1950—1955 гг.
23.	Ники т и н В. А. Измерение температур в процессах нефтепереработки. Гостоптехпздат, 1954.
24.	Пичугин А. П. Оператор коксовой установки. Гостоптехпздат, 1954.
25.	Баринов В. Г. Оператор и помощник оператора газофракционирующей установки. Гостоптехпздат, 1954.
26.	Андерс В. Р. и ПантаевН. Ф. Автоматическое регулирование процессов переработки нефти. Гостоптехпздат, 1951.
27.	Б а й ш Л. Г., Н и к и т и н В. А. Измерение расхода и уровня жидкостей в нефтепереработке. Гостоптехпздат, 1954.
28.	X-е и ф е ц Е. М. Каталптпчгскпй крекинг газойлей различного химического состава. Труды ВНПГП, вып. IV, Гостоптехпздат, 1952.
29.	Армстронги Д е н к е р. Каталитическая крекинг-установка флюид. «Хит. Инжиниринг», № 4, стр. 50—58, 1947.
30.	Бюллетени фирмы Келлог «Келлограмм», № 2, 1946; «Флюид Прогресс». 1946.
31.	Бюллетень фирмы Вестерн Преципитейшн. Извлечение катализатора, 1943.
32.	Г р и н с ф е л ь д о р и Bore. Каталитический крекинг индивидуальных углеводородов. «Пнд. пнж. Кемпс три» , т . 37, № 6, стр. 514—520, VI. 1945. "
33.	Л еркер, 111 е л л и Да р т. Каталитический крекинг с рециркуляцией в движущемся слое. «Кем. инж. Прогресс», № 2, стр. 95, 1951.
34.	..'I о-м а к с. Нефтеперерабатывающий завод в Квинане. «Уорлд Петролеум», т. 26. № 2, стр. 35, II, 1955.
35.	ф п и а и. У становка каталитического крекинга в ф ау.щ .Институт Петролеум Ревью, т. 4, № 48, стр. 381, XII, 1950.
36.	Методы испытания катализатора. Петролеум Таймз, 26/XI, 1954.
37.	Э й н а т т е. и Завод в Лингене. Эрдойл унд коле. 7, стр. 98, VI, 1954.
38.	Установки каталитического крекинга термофор. Петролеум рифайнер, стр. 85, IX, 1948.
39.	Ш рейнер и др. Эксплуатация фракционирующих колонн установок каталитического ь-рекппга Ойд энд гэзджорнал, т. 53, №12, 26/VII, 1954.
40.	Б о йн т о н. Производство высокооктанового бензина на установке гудрпфлоу. Петролеум рифайнер, № 5, стр. 133, V, 1952.
41.	Мейс п Г. Элементарная органическая химия, Бруклин, Нью Иорк. 1944, стр. 431.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.	Чернышев Б. А. Физика и химия в переработке нефти. Гостон-техиздат, 195.5.
2.	Пархоменко В. Е. Технология переработки нефти н газов. Гостоптехнадат, 1953.
3.	Сергиенко С. Р. Очерк развития химии и переработки нефти. Изд. АН СССР, 1955.
4.	Пичугин А. II. Оператор установки термического крекинга. Гостоптехиздат, 1950.
5.	Андерс В. Р. Контрольно-измерительные приборы на нефтезаводах. Гостоптехиздат, 1952.
6.	Агафонов А. В. Алюмосиликатные катализаторы. Гостоптехиздат, 1952.
7.	Баринов В. Г. Оператор и помощник оператора газофракционирующей установки. Гостоптехиздат, 1954.
О Г .1 А В Л Е Н и Е
Стр.
Предисловие	................................................... 3
Введение	...................................................... 5
Г .т а и а п е р и а я. Углеводороды и их крекинг.................. 7
§	1.	Углеводороды ..................................... 7
§	-	Крекинг	углеводородов............................ 13
Г л а п а в т о р а я. Сырье и катализаторы каталитического крекинга	............................................... 24
$ 1.	Сырье ..........................................  24
§ 2. Способы получения сырья для каталитического крекинга ................................................. 30
§ 3.	Катализаторы крекинга ........................... 44
5 4. Схемы циркуляции катализатора на установках каталитического крекинга................................. оТ
Г .т а в а । р е ть я. Основы технологии каталитического крекинга 62
§ 1.	Продукты каталитического крекинга.............. 62
§ 2.	Выходы продуктов при каталитическом крекинг-процессе .............................................. 71
§ 3.	Условия процесса каталитического крекинга ...	79
§ 4.	Регенерация катализатора ........................ 87
Глава четвертая. Установка каталитического крекинга с циркуляцией шарикового катализатора............................... 95
§ 1.	Технологическая схема установки.................. 95
§ 2.	Аппаратура установки каталитического крекинга с циркуляцией шарикового катализатора................. 98
§ 3.	Контрольно-измерительные прибора и автоматика установки каталитического крекинга................... 169
Глава пятая. Установки каталитического крекинга с циркуляцией пылевидного катализатора................................. 122
Г лава ш е с т а я. Эксплуатация установок каталитического крекинга с циркуляцией шарикового катализатора................... 136
§ 1.	Пуск установки ................................  136
§ 2.	Эксплуатация установки на рабочем режиме ....	146
§ 3.	Нормальная остановка установки.................. 148
§ 4.	Производственные неполадки и их устранение . . .	149
Г л а в а ( е д ь м а я. Каталитическая очистка бензинов......... 156
§ 1.	Сырье........................................... 156
§ 2.	Продукты каталитической очистки................. 157
§ 3.	Выходы продуктов при каталитической очистке . .	160
208
Оглавление
Стр.
Глава восьмая. Лабораторный контроль работы установки
каталитического крекинга .................................... 16,3
§ 1.	Контроль качества сырья......................... 16.3
§ 2.	Контроль технологического процесса ............. 164
§ 3.	Контроль качества катализатора.................. 165
Глава’ девятая. Стабилизация бензина и фракционирование газов каталитического крекинга. Производство товарных авиабензинов ..................................................... 170
§ 1.	Стабилизация бензина и фракционирование газов .	170
§ 2.	Производство товарных авиабензинов ............. 172
Глава десятая. Техника безопасности при эксплуатации установок каталитического крекинга................................. 18
§ 1.	Основные правила безопасности при эксплуатации установок каталитического крекинга .................. 18
§ 2.	Некоторые правила безопасности при подготовке аппаратов к ремонту п при ремонте.................... It
§ 3.	Дополнительные правила б?згппстю."тн при п’ре-работке сернистого сырья............................. 18
§ 4.	Некоторые правила безопасности при экспл}утацпи заводов в зимних условиях.....................•	. . .	18
§ 5.	Защита от вторичных проявлений молпии и статического электричества ................................. 11
§ 6.	Основные правила безопасности при эксплуатации вспомогательного оборудования ....................... Г
Глава одиннадцатая. Организация труда и производства Г
§ 1.	Основные обязанности членов технологической брагады............................................ 1»
§ 2.	Прием и	сдача вахты............................ Г
§ 3.	Заработная плата рабочих и нормы выработки . .	1:'.
Приложение 1	............................... 1!	’
Гостоптехиздат. Москва, Третьяковский проезд, 1/19.
Типография .Красный Печатник*, Ленинград, проспект имени И. В. Сталина, 91.
ОПЕЧАТКИ
Стр.	Строка	Напечатано	Следует читать
22	2 снизу	бензина	паров бензина
51	1 сверху	34—35%	34—46%
69	14 снизу	3,5%	около 5%
106	4 сверху	по многим пз которых	в которых
150	12 снизу	, закрыв	и закрыть
161	7 сверху	Жидкий газ	Жирный газ
163	2 снизу	Фракции	Лигроиновые фракции
Заказ 215.